Biologiya imtahanından 4-cü tapşırıq üçün nəzəriyyə

Bioloji sistem kimi hüceyrə

Müasir hüceyrə nəzəriyyəsi, onun əsas müddəaları, dünyanın müasir təbiət-elmi mənzərəsinin formalaşmasında rolu. Hüceyrə haqqında biliklərin inkişafı. Orqanizmlərin hüceyrə quruluşu üzvi dünyanın vəhdətinin əsasıdır, canlı təbiətin əlaqəsinin sübutudur.

Müasir hüceyrə nəzəriyyəsi, onun əsas müddəaları, dünyanın müasir təbiət-elmi mənzərəsinin formalaşmasında rolu.

Müasir biologiyada əsas anlayışlardan biri bütün canlı orqanizmlərin hüceyrə quruluşuna malik olması fikridir. Elm hüceyrənin quruluşunu, onun həyat fəaliyyətini və ətraf mühitlə qarşılıqlı əlaqəsini öyrənməklə məşğul olur. sitologiya indi ümumi olaraq hüceyrə biologiyası adlanır. Sitologiya öz görünüşünü hüceyrə nəzəriyyəsinin formalaşdırılmasına borcludur (1838-1839, M. Schleiden, T. Schwann, 1855-ci ildə R. Virchow tərəfindən əlavə edilmişdir).

hüceyrə nəzəriyyəsi canlı vahidlər kimi hüceyrələrin quruluşu və funksiyaları, onların çoxalması və çoxhüceyrəli orqanizmlərin formalaşmasında rolu haqqında ümumiləşdirilmiş bir fikirdir.

Hüceyrə nəzəriyyəsinin əsas müddəaları:

1. Hüceyrə canlı orqanizmlərin quruluşunun, həyat fəaliyyətinin, böyümə və inkişafının vahididir - hüceyrədən kənarda həyat yoxdur.
2. Hüceyrə müəyyən bir inteqral formalaşmanı təmsil edən, təbii olaraq bir-biri ilə əlaqəli bir çox elementdən ibarət vahid sistemdir.
3. Bütün orqanizmlərin hüceyrələri kimyəvi tərkibinə, quruluşuna və funksiyalarına görə oxşardır.
4. Yeni hüceyrələr yalnız ana hüceyrələrin bölünməsi nəticəsində əmələ gəlir (“hüceyrədən hüceyrə”).
5. Çoxhüceyrəli orqanizmlərin hüceyrələri toxuma, orqanlar isə toxumalardan ibarətdir. Bütövlükdə orqanizmin həyatı onu təşkil edən hüceyrələrin qarşılıqlı əlaqəsi ilə müəyyən edilir.
6. Çoxhüceyrəli orqanizmlərin hüceyrələri genlərin tam dəstinə malikdir, lakin bir-birindən onunla fərqlənir ki, onlar üçün müxtəlif gen qrupları işləyir ki, bu da hüceyrələrin morfoloji və funksional müxtəlifliyi - diferensiasiya ilə nəticələnir.

Hüceyrə nəzəriyyəsinin yaradılması sayəsində məlum oldu ki, hüceyrə canlıların bütün əlamət və xüsusiyyətlərinə malik olan ən kiçik canlı vahidi, elementar canlı sistemdir. Hüceyrə nəzəriyyəsinin formalaşdırılması irsiyyət və dəyişkənliyə dair fikirlərin inkişafı üçün ən vacib şərt oldu, çünki onların təbiətinin və onlara xas olan nümunələrin müəyyən edilməsi qaçılmaz olaraq canlı orqanizmlərin quruluşunun universallığını təklif edirdi. Hüceyrələrin kimyəvi tərkibinin və struktur planının vəhdətinin aşkarlanması canlı orqanizmlərin mənşəyi və onların təkamülü haqqında fikirlərin inkişafına təkan oldu. Bundan əlavə, çoxhüceyrəli orqanizmlərin rüşeym inkişafı zamanı bir hüceyrədən yaranması müasir embriologiyanın doqmasına çevrilmişdir.

Hüceyrə haqqında biliklərin inkişafı

17-ci əsrə qədər insan onu əhatə edən cisimlərin mikrostrukturları haqqında ümumiyyətlə heç nə bilmirdi və dünyanı adi gözlə dərk edirdi. Mikrodünyanın öyrənilməsi üçün alət olan mikroskop təxminən 1590-cı ildə holland mexanikləri Q. və Z. Yansen tərəfindən icad edilmişdir, lakin onun qeyri-kamilliyi kifayət qədər kiçik obyektləri tədqiq etməyi qeyri-mümkün edirdi. Yalnız onun əsasında mürəkkəb mikroskop adlandırılan K.Drebbelin (1572-1634) yaradılması bu sahədə tərəqqiyə səbəb olmuşdur.

1665-ci ildə ingilis fiziki R.Huk (1635-1703) mikroskopun konstruksiyasını və linzaların üyüdülməsi texnologiyasını təkmilləşdirdi və təsvirin keyfiyyətinin yaxşılaşdığına əmin olmaq üçün mantar, kömür və canlı bitkilərin kəsiklərini tədqiq etdi. o. Bölmələrdə o, pətəyə bənzəyən ən kiçik məsamələri tapdı və onları hüceyrələr adlandırdı (lat. hüceyrə hüceyrə, hüceyrə). Maraqlıdır ki, R. Huk hüceyrə membranını hüceyrənin əsas komponenti hesab edirdi.

17-ci əsrin ikinci yarısında bir çox bitkilərin hüceyrə quruluşunu da kəşf edən ən görkəmli mikroskopçular M.Malpiqinin (1628-1694) və N.Qrunun (1641-1712) əsərləri meydana çıxdı.

R. Hooke və digər alimlərin gördüklərinin doğruluğuna əmin olmaq üçün xüsusi təhsili olmayan holland taciri A. van Leeuwenhoek müstəqil olaraq mövcud olandan əsaslı şəkildə fərqlənən mikroskop dizaynını işləyib hazırladı və linzaların istehsalını təkmilləşdirdi. texnologiya. Bu, ona 275-300 dəfə artım əldə etməyə və digər alimlər üçün texniki cəhətdən əlçatmaz olan strukturun belə detallarını nəzərdən keçirməyə imkan verdi. A. van Leeuwenhoek misilsiz bir müşahidəçi idi: o, mikroskop altında gördüklərini diqqətlə cizdi və təsvir etdi, lakin izah etməyə çalışmadı. O, birhüceyrəli orqanizmləri, o cümlədən bakteriyaları kəşf etdi, nüvələr, xloroplastlar, bitki hüceyrələrində hüceyrə divarlarının qalınlaşması tapdı, lakin onun kəşflərini çox sonra qiymətləndirmək olardı.

19-cu əsrin birinci yarısında orqanizmlərin daxili quruluşunun komponentlərinin kəşfləri bir-birinin ardınca getdi. G. Mol bitki hüceyrələrində canlı maddə və sulu maye - hüceyrə şirəsi, məsamələri aşkar etdi. İngilis botanik R. Braun (1773-1858) 1831-ci ildə səhləb hüceyrələrində nüvəni kəşf etdi, sonra bütün bitki hüceyrələrində tapıldı. Çex alimi J. Purkinje (1787-1869) nüvəsiz hüceyrənin yarı maye jelatin tərkibinə aid etmək üçün "protoplazma" (1840) terminini təqdim etdi. Belçikalı botanik M.Şleyden (1804-1881) ali bitkilərin müxtəlif hüceyrə quruluşlarının inkişafını və diferensiallaşmasını tədqiq edərək bütün müasirlərindən daha da irəli getmişdir. bitki orqanizmləri tək hüceyrədən əmələ gəlir. O, soğan pulcuqlu hüceyrələrin nüvələrində yuvarlaqlaşdırılmış nüvə cisimlərini də nəzərdən keçirdi (1842).

1827-ci ildə rus embrioloqu K.Baer insanların və digər məməlilərin yumurtalarını kəşf etdi və bununla da orqanizmin yalnız kişi cinsi hüceyrələrdən əmələ gəlməsi fikrini təkzib etdi. Bundan əlavə, o, bir hüceyrədən - mayalanmış yumurtadan çoxhüceyrəli heyvan orqanizminin əmələ gəlməsini, həmçinin çoxhüceyrəli heyvanların embrion inkişafı mərhələlərinin oxşarlığını sübut etdi ki, bu da onların mənşəyinin vəhdətini irəli sürdü. 19-cu əsrin ortalarında toplanan məlumatlar hüceyrə nəzəriyyəsinə çevrilən ümumiləşdirmə tələb etdi. Biologiya öz tərtibini alman zooloqu T.Şvanna (1810-1882) borcludur ki, o, öz məlumatlarına və bitkilərin inkişafı ilə bağlı M.Şleydenin gəldiyi nəticəyə əsaslanaraq, mikroskopda görünən hər hansı bir formasiyada nüvənin mövcud olduğunu irəli sürdü. onda bu formalaşma hüceyrədir. Bu meyar əsasında T.Şvann hüceyrə nəzəriyyəsinin əsas müddəalarını formalaşdırmışdır.

Alman həkimi və patoloqu R.Virxov (1821-1902) bu nəzəriyyəyə daha bir mühüm müddəanı daxil etdi: hüceyrələr yalnız ilkin hüceyrənin bölünməsi ilə yaranır, yəni hüceyrələr yalnız hüceyrələrdən əmələ gəlir (“hüceyrədən hüceyrə”).

Hüceyrə nəzəriyyəsi yaranandan bəri orqanizmin quruluşunun, funksiyasının və inkişafının vahidi kimi hüceyrə haqqında doktrina davamlı olaraq inkişaf etdirilmişdir. üçün XIXəsrdə mikroskopik texnologiyanın inkişafı sayəsində hüceyrənin quruluşu aydınlaşdırıldı, orqanoidlər - hüceyrənin müxtəlif funksiyaları yerinə yetirən hissələri təsvir edildi, yeni hüceyrələrin əmələ gəlmə üsulları (mitoz, meyoz) öyrənildi və ən başlıcası irsi xüsusiyyətlərin ötürülməsində hüceyrə strukturlarının əhəmiyyəti aydın oldu. Ən son fiziki-kimyəvi tədqiqat metodlarının istifadəsi irsi məlumatların saxlanması və ötürülməsi proseslərini araşdırmağa, həmçinin hüceyrə strukturlarının hər birinin incə quruluşunu öyrənməyə imkan verdi. Bütün bunlar hüceyrə elminin müstəqil bir bilik sahəsinə ayrılmasına kömək etdi - sitologiya.

Orqanizmlərin hüceyrə quruluşu, bütün orqanizmlərin hüceyrələrinin quruluşunun oxşarlığı - üzvi dünyanın birliyinin əsası, canlı təbiətin əlaqəsinin sübutu

Hal-hazırda məlum olan bütün canlı orqanizmlər (bitkilər, heyvanlar, göbələklər və bakteriyalar) hüceyrə quruluşuna malikdir. Hüceyrə quruluşuna malik olmayan viruslar belə yalnız hüceyrələrdə çoxala bilir. Hüceyrə canlının elementar struktur və funksional vahididir, onun bütün təzahürlərinə, xüsusən də maddələr mübadiləsi və enerjiyə çevrilmə, homeostaz, böyümə və inkişaf, çoxalma və qıcıqlanma xasdır. Eyni zamanda, irsi məlumatların saxlanılması, işlənməsi və həyata keçirilməsi hüceyrələrdədir.

Hüceyrələrin bütün müxtəlifliyinə baxmayaraq, onlar üçün struktur planı eynidir: hamısını ehtiva edir irsi aparatbatırılır sitoplazma, və ətrafdakı hüceyrə plazma membran.

Hüceyrə üzvi dünyanın uzun təkamülü nəticəsində yaranmışdır. Hüceyrələrin çoxhüceyrəli orqanizmə birləşməsi sadə bir cəm deyil, çünki hər bir hüceyrə canlı orqanizmə xas olan bütün xüsusiyyətləri saxlamaqla, eyni zamanda onun müəyyən bir funksiyanı yerinə yetirməsi hesabına yeni xüsusiyyətlər əldə edir. Bir tərəfdən, çoxhüceyrəli orqanizmi onun tərkib hissələrinə - hüceyrələrə bölmək olar, lakin digər tərəfdən, onları yenidən bir araya gətirərək, ayrılmaz bir orqanizmin funksiyalarını bərpa etmək mümkün deyil, çünki yeni xüsusiyyətlər yalnız qarşılıqlı təsirdə meydana çıxır. sistemin hissələri. Bu, canlı, diskret və inteqralın vəhdətini xarakterizə edən əsas nümunələrdən birini göstərir. Kiçik ölçülər və əhəmiyyətli sayda hüceyrələr çoxhüceyrəli orqanizmlərdə sürətli maddələr mübadiləsini təmin etmək üçün zəruri olan böyük bir səth sahəsi yaradır. Bundan əlavə, bədənin bir hissəsinin ölümü halında, hüceyrələrin çoxalması hesabına onun bütövlüyü bərpa edilə bilər. Hüceyrədən kənarda irsi məlumatın saxlanması və ötürülməsi, enerjinin saxlanması və ötürülməsi, sonradan işə çevrilməsi mümkün deyil. Nəhayət, çoxhüceyrəli orqanizmdə hüceyrələr arasında funksiyaların bölünməsi orqanizmlərin ətraf mühitə uyğunlaşması üçün geniş imkanlar yaratdı və onların təşkilinin mürəkkəbləşməsi üçün ilkin şərt idi.

Beləliklə, bütün canlı orqanizmlərin hüceyrələrinin quruluş planının vəhdətinin yaradılması Yerdəki bütün həyatın mənşəyinin vəhdətinin sübutu kimi xidmət etdi.

müxtəlif hüceyrələr. Prokaryotik və eukaryotik hüceyrələr. Bitkilərin, heyvanların, bakteriyaların, göbələklərin hüceyrələrinin müqayisəli xüsusiyyətləri Hüceyrələrin müxtəlifliyi

Hüceyrə nəzəriyyəsinə görə, hüceyrə canlının bütün xüsusiyyətlərinə malik olan orqanizmlərin ən kiçik struktur və funksional vahididir. Hüceyrələrin sayına görə orqanizmlər birhüceyrəli və çoxhüceyrəlilərə bölünür. Birhüceyrəli orqanizmlərin hüceyrələri müstəqil orqanizmlər kimi mövcuddur və canlının bütün funksiyalarını yerinə yetirir. Bütün prokariotlar tək hüceyrəli və qeyri-adi forma və ölçü müxtəlifliyi ilə heyrətləndirən bir sıra eukariotlar (bir çox yosun, göbələk və protozoa növləri). Bununla belə, əksər orqanizmlər hələ də çoxhüceyrəlidir. Onların hüceyrələri müəyyən funksiyaları yerinə yetirmək və morfoloji xüsusiyyətlərdə əks olunmayan toxuma və orqanlar yaratmaq üçün ixtisaslaşmışdır. Məsələn, insan bədəni müxtəlif forma və ölçülərə malik 200-ə yaxın növlə təmsil olunan təxminən 10 14 hüceyrədən əmələ gəlir.

Hüceyrələrin forması yuvarlaq, silindrik, kubik, prizmatik, diskşəkilli, milşəkilli, ulduzvari və s. biconcave disk şəklində, əzələ toxumasının hüceyrələri iğ şəklindədir və ulduz şəklində - sinir toxumasının hüceyrələri. Bir sıra hüceyrələrin ümumiyyətlə daimi forması yoxdur. Bunlara, ilk növbədə, qan lökositləri daxildir.

Hüceyrə ölçüləri də əhəmiyyətli dərəcədə dəyişir: çoxhüceyrəli orqanizmin əksər hüceyrələrinin ölçüləri 10 ilə 100 mikron, ən kiçikləri isə 2-4 mikrondur. Aşağı hədd, hüceyrənin həyatı təmin etmək üçün minimum maddələr və strukturlar dəstinə malik olması ilə əlaqədardır və çox böyük hüceyrələr ətraf mühitlə maddələr və enerji mübadiləsinin qarşısını alacaq, həm də homeostazın saxlanması proseslərinə mane olacaq. Ancaq bəzi hüceyrələr çılpaq gözlə görünə bilər. Bunlara ilk növbədə qarpız və alma ağaclarının meyvələrinin hüceyrələri, həmçinin balıq və quşların yumurtaları daxildir. Hüceyrənin xətti ölçülərindən biri orta həddi aşsa belə, qalanların hamısı normaya uyğundur. Məsələn, bir neyron böyüməsi uzunluğu 1 m-dən çox ola bilər, lakin onun diametri hələ də orta qiymətə uyğun olacaq. Hüceyrə ölçüsü ilə bədən ölçüsü arasında birbaşa əlaqə yoxdur. Deməli, fil və siçanın əzələ hüceyrələri eyni ölçüdədir.

Prokaryotik və eukaryotik hüceyrələr

Yuxarıda qeyd edildiyi kimi, hüceyrələr bir çox oxşar funksional xüsusiyyətlərə və morfoloji xüsusiyyətlərə malikdir. Onların hər biri ona batırılmış bir sitoplazmadan ibarətdir irsi aparat, və xarici mühitdən ayrılır plazma membran, və ya plazmalemma, maddələr mübadiləsi və enerji prosesinə müdaxilə etməyən. Membrandan kənarda hüceyrənin müxtəlif maddələrdən ibarət hüceyrə divarı da ola bilər, hüceyrəni qorumağa xidmət edir və bir növ xarici skeletdir.

Sitoplazma, plazma membranı ilə genetik məlumatı ehtiva edən struktur arasındakı boşluğu dolduran hüceyrənin bütün məzmunudur. Əsas maddədən ibarətdir - hialoplazma- və ona batırılmış orqanoidlər və daxilolmalar. Orqanoidlər- bunlar hüceyrənin müəyyən funksiyaları yerinə yetirən daimi komponentləri, daxilolmalar isə hüceyrənin həyatı boyu yaranıb yoxa çıxan, əsasən saxlama və ya ifrazat funksiyalarını yerinə yetirən komponentlərdir. Daxiletmələr çox vaxt bərk və maye bölünür. Bərk daxilolmalar əsasən qranullarla təmsil olunur və fərqli təbiətli ola bilər, vakuollar və yağ damcıları isə maye daxilolmalar hesab edilir.

Hal-hazırda hüceyrə quruluşunun iki əsas növü var: prokaryotik və eukaryotik.

Prokaryotik hüceyrənin nüvəsi yoxdur, onun genetik məlumatı sitoplazmadan membranlarla ayrılmır.

Prokaryotik hüceyrədə genetik məlumatı saxlayan sitoplazmanın bölgəsi adlanır nukleoid. Prokaryotik hüceyrələrin sitoplazmasında əsasən bir növ orqanoidlər, ribosomlar olur, membranlarla əhatə olunmuş orqanellər isə ümumiyyətlə yoxdur. Bakteriyalar prokaryotlardır.

Eukaryotik hüceyrə, ən azı inkişaf mərhələlərindən birində mövcud olan bir hüceyrədir əsas- DNT-nin yerləşdiyi xüsusi bir quruluş.

Eukaryotik hüceyrələrin sitoplazması müxtəlif membran və qeyri-membran orqanellələri ilə fərqlənir. Eukaryotik orqanizmlərə bitkilər, heyvanlar və göbələklər daxildir. Prokaryotik hüceyrələrin ölçüsü, bir qayda olaraq, eukaryotik hüceyrələrin ölçüsündən daha kiçik bir sıradır. Əksər prokaryotlar təkhüceyrəli orqanizmlər, eukariotlar isə çoxhüceyrəlilərdir.

Bitki, heyvan, bakteriya və göbələklərin hüceyrələrinin quruluşunun müqayisəli xüsusiyyətləri

Bitkilərin, heyvanların, göbələklərin və bakteriyaların hüceyrələri prokariot və eukariotlara xas olan xüsusiyyətlərə əlavə olaraq bir sıra başqa xüsusiyyətlərə malikdir. Beləliklə, bitki hüceyrələrində xüsusi orqanoidlər var - xloroplastlar, onların fotosintez qabiliyyətini təyin edən, digər orqanizmlərdə isə bu orqanoidlər tapılmır. Əlbəttə ki, bu, digər orqanizmlərin fotosintez edə bilməyəcəyi anlamına gəlmir, çünki, məsələn, bakteriyalarda, sitoplazmada plazmalemmanın və fərdi membran veziküllərinin invaginasiyalarında baş verir.

Bitki hüceyrələrində adətən hüceyrə şirəsi ilə dolu böyük vakuollar olur. Heyvanların, göbələklərin və bakteriyaların hüceyrələrində onlara da rast gəlinir, lakin onlar tamamilə başqa mənşəyə malikdirlər və müxtəlif funksiyaları yerinə yetirirlər. Qatı daxilolmalar şəklində tapılan əsas ehtiyat maddə bitkilərdə nişasta, heyvanlarda və göbələklərdə qlikogen, bakteriyalarda isə qlikogen və ya volutindir.

Bu orqanizm qruplarının başqa bir fərqləndirici xüsusiyyəti səth aparatının təşkilidir: heyvan orqanizmlərinin hüceyrələrində hüceyrə divarı yoxdur, onların plazma membranı yalnız nazik qlikokalikslə örtülmüşdür, qalanları isə buna malikdir. Bu, tamamilə başa düşüləndir, çünki heyvanların qidalanması faqositoz prosesində qida hissəciklərinin tutulması ilə əlaqələndirilir və hüceyrə divarının olması onları bu imkandan məhrum edərdi. Hüceyrə divarını təşkil edən maddənin kimyəvi təbiəti canlı orqanizmlərin müxtəlif qruplarında eyni deyil: əgər bitkilərdə sellülozadırsa, göbələklərdə xitin, bakteriyalarda isə mureindir. Bitkilərin, heyvanların, göbələklərin və bakteriyaların hüceyrələrinin quruluşunun müqayisəli xüsusiyyətləri

Müxtəlif canlılar aləminin nümayəndələrinin hüceyrələrinin quruluşundakı fərqlər şəkildə göstərilmişdir.

Hüceyrənin kimyəvi tərkibi. Makro və mikroelementlər. Hüceyrəni təşkil edən qeyri-üzvi və üzvi maddələrin (zülallar, nuklein turşuları, karbohidratlar, lipidlər, ATP) quruluşu və funksiyalarının əlaqəsi. Hüceyrə və insan orqanizmində kimyəvi maddələrin rolu

Hüceyrənin kimyəvi tərkibi

Canlı orqanizmlərin əksəriyyətinə rast gəlinir kimyəvi elementlər D. İ. Mendeleyevin elementlərinin dövri sistemi, bu günə qədər kəşf edilmişdir. Bir tərəfdən, onların tərkibində cansız təbiətdə olmayacaq bir element də yoxdur, digər tərəfdən isə onların cansız təbiət cisimlərində və canlı orqanizmlərdə konsentrasiyası əhəmiyyətli dərəcədə fərqlənir.

Bu kimyəvi elementlər qeyri-üzvi və üzvi maddələr əmələ gətirir. Canlı orqanizmlərdə qeyri-üzvi maddələrin üstünlük təşkil etməsinə baxmayaraq, onların kimyəvi tərkibinin unikallığını və bütövlükdə həyat hadisəsini müəyyən edən üzvi maddələrdir, çünki onlar əsasən həyati fəaliyyət prosesində orqanizmlər tərəfindən sintez olunur və onların həyati fəaliyyətində mühüm rol oynayırlar. reaksiyalar.

Elm orqanizmlərin kimyəvi tərkibini və onlarda gedən kimyəvi reaksiyaları öyrənməklə məşğul olur. biokimya.

Məzmunu qeyd etmək lazımdır kimyəvi maddələr müxtəlif hüceyrələrdə və toxumalarda əhəmiyyətli dərəcədə fərqlənə bilər. Məsələn, heyvan hüceyrələrində üzvi birləşmələr arasında zülallar üstünlük təşkil etdiyi halda, bitki hüceyrələrində karbohidratlar üstünlük təşkil edir.

Makro və mikroelementlər

Canlı orqanizmlərdə 80-ə yaxın kimyəvi element var, lakin bu elementlərdən yalnız 27-si hüceyrə və orqanizmdə öz funksiyalarını yerinə yetirir. Qalan elementlər iz miqdarda mövcuddur və qida, su və hava vasitəsilə qəbul edilir. Bədəndəki kimyəvi elementlərin məzmunu əhəmiyyətli dərəcədə dəyişir. Konsentrasiyadan asılı olaraq, onlar makro və mikroelementlərə bölünür.

Hər birinin konsentrasiyası makronutrientlər bədəndə 0,01%-dən çox, onların ümumi tərkibi isə 99%-dir. Makronutrientlərə oksigen, karbon, hidrogen, azot, fosfor, kükürd, kalium, kalsium, natrium, xlor, maqnezium və dəmir daxildir. Bu elementlərin ilk dördü (oksigen, karbon, hidrogen və azot) da adlanır orqanogen, çünki onlar əsas üzvi birləşmələrin bir hissəsidir. Fosfor və kükürd də zülallar və nuklein turşuları kimi bir sıra üzvi maddələrin tərkib hissəsidir. Fosfor sümüklərin və dişlərin əmələ gəlməsi üçün vacibdir.

Qalan makronutrientlər olmadan bədənin normal fəaliyyəti mümkün deyil. Beləliklə, kalium, natrium və xlor hüceyrələrin həyəcanlanması proseslərində iştirak edir. Kalium da bir çox fermentin işləməsi və hüceyrədə suyu saxlamaq üçün lazımdır. Kalsium bitkilərin, sümüklərin, dişlərin və mollyuskaların hüceyrə divarlarında olur və əzələlərin yığılması və hüceyrədaxili hərəkət üçün lazımdır. Maqnezium xlorofilin tərkib hissəsidir - fotosintezin axını təmin edən piqment. O, həmçinin protein biosintezində iştirak edir. Dəmir qanda oksigeni daşıyan hemoglobinin bir hissəsi olmaqla yanaşı, tənəffüs və fotosintez prosesləri, həmçinin bir çox fermentlərin işləməsi üçün lazımdır.

iz elementləri bədəndə 0,01% -dən az konsentrasiyada olur və hüceyrədəki ümumi konsentrasiyası hətta 0,1% -ə çatmır. Mikroelementlərə sink, mis, manqan, kobalt, yod, flüor və s. daxildir. Sink mədəaltı vəzi hormonu insulin molekulunun bir hissəsidir, mis fotosintez və tənəffüs üçün lazımdır. Kobalt B12 vitamininin tərkib hissəsidir, onun olmaması anemiyaya səbəb olur. Yod maddələr mübadiləsinin normal gedişini təmin edən tiroid hormonlarının sintezi üçün lazımdır, flüor isə diş minasının əmələ gəlməsi ilə əlaqədardır.

Makro və mikroelementlərin həm çatışmazlığı, həm də artıqlığı və ya mübadiləsinin pozulması müxtəlif xəstəliklərin inkişafına səbəb olur. Xüsusilə, kalsium və fosfor çatışmazlığı raxit xəstəliyinə, azot çatışmazlığı ağır protein çatışmazlığına, dəmir çatışmazlığı anemiyaya, yod çatışmazlığı isə qalxanabənzər vəz hormonlarının əmələ gəlməsinin pozulmasına və maddələr mübadiləsinin sürətinin azalmasına səbəb olur. Flüorun su və qida ilə qəbulunu əhəmiyyətli dərəcədə azaltmaq diş minasının yenilənməsinin pozulmasına və nəticədə kariyesə meylliliyə səbəb olur. Qurğuşun demək olar ki, bütün orqanizmlər üçün zəhərlidir. Onun artıqlığı görmə və eşitmə itkisi, yuxusuzluq ilə özünü göstərən beyin və mərkəzi sinir sisteminə geri dönməz ziyan vurur, böyrək çatışmazlığı, konvulsiyalar və həmçinin iflic və xərçəng kimi xəstəliklərə səbəb ola bilər. Kəskin qurğuşun zəhərlənməsi qəfil halüsinasiyalarla müşayiət olunur və koma və ölümlə başa çatır.

Makro və mikroelementlərin çatışmazlığı qida və içməli suda onların tərkibini artırmaqla, həmçinin qəbul etməklə kompensasiya edilə bilər. dərmanlar. Deməli, yod dəniz məhsulları və yodlaşdırılmış duzda, kalsium yumurta qabığında və s.

Hüceyrəni təşkil edən qeyri-üzvi və üzvi maddələrin (zülallar, nuklein turşuları, karbohidratlar, lipidlər, ATP) quruluşu və funksiyalarının əlaqəsi. Hüceyrə və insan orqanizmində kimyəvi maddələrin rolu

qeyri-üzvi maddələr

Hüceyrənin kimyəvi elementləri müxtəlif birləşmələr əmələ gətirir - qeyri-üzvi və üzvi. Hüceyrənin qeyri-üzvi maddələrinə su, mineral duzlar, turşular və s., üzvi maddələrə isə zülallar, nuklein turşuları, karbohidratlar, lipidlər, ATP, vitaminlər və s.

Su(H 2 O) - unikal fiziki-kimyəvi xüsusiyyətlərə malik olan hüceyrənin ən çox yayılmış qeyri-üzvi maddəsi. Onun dadı, rəngi, qoxusu yoxdur. Bütün maddələrin sıxlığı və özlülüyü su ilə qiymətləndirilir. Bir çox digər maddələr kimi, su da üç birləşmə vəziyyətində ola bilər: bərk (buz), maye və qaz (buxar). Suyun ərimə nöqtəsi $0°$C, qaynama nöqtəsi $100°$C-dir, lakin suda digər maddələrin həlli bu xüsusiyyətləri dəyişə bilər. Suyun istilik tutumu da kifayət qədər yüksəkdir - 4200 kJ / mol K, bu da onun termoregulyasiya proseslərində iştirakına imkan verir. Su molekulunda hidrogen atomları $105°$ bucaq altında yerləşir, halbuki ümumi elektron cütləri daha elektronmənfi oksigen atomu tərəfindən uzaqlaşdırılır. Bu, su molekullarının dipol xassələrini (onların uclarından biri müsbət, digəri isə mənfi yüklüdür) və su molekulları arasında hidrogen bağlarının yaranma ehtimalını müəyyən edir. Su molekullarının yapışması səthi gərilmə fenomeninin, kapilyarlığın və suyun universal həlledici kimi xüsusiyyətlərinin əsasını təşkil edir. Nəticədə, bütün maddələr suda həll olunan (hidrofil) və həll olmayan (hidrofobik) bölünür. Bu unikal xüsusiyyətləri sayəsində suyun Yerdəki həyatın əsasına çevrildiyi əvvəlcədən müəyyən edilmişdir.

Bədənin hüceyrələrində orta su miqdarı eyni deyil və yaşla dəyişə bilər. Belə ki, bir yarım aylıq insan embrionunda hüceyrələrdə su miqdarı 97,5%, səkkiz aylıqda 83%, yeni doğulmuş körpədə 74%, böyüklərdə isə orta hesabla 66% -ə çatır. Bununla belə, bədən hüceyrələri suyun tərkibində fərqlənir. Belə ki, sümüklərdə təxminən 20%, qaraciyərdə - 70%, beyində - 86% su var. Bütövlükdə belə demək olar hüceyrələrdə suyun konsentrasiyası maddələr mübadiləsi sürəti ilə düz mütənasibdir.

mineral duzlar həll edilmiş və ya həll olunmamış vəziyyətdə ola bilər. Həll olunan duzlar ionlara - kationlara və anionlara ayrılır. Ən vacib kationlar maddələrin membran vasitəsilə ötürülməsini asanlaşdıran və sinir impulsunun meydana gəlməsində və keçirilməsində iştirak edən kalium və natrium ionlarıdır; həmçinin əzələ liflərinin daralması və qanın laxtalanması proseslərində iştirak edən kalsium ionları; xlorofilin bir hissəsi olan maqnezium; hemoglobin də daxil olmaqla bir sıra zülalların bir hissəsi olan dəmir. Ən vacib anionlar ATP və nuklein turşularının bir hissəsi olan fosfat anionu və mühitin pH dəyişmələrini yumşaldan karbon turşusu qalığıdır. Mineral duzların ionları həm suyun özünün hüceyrəyə daxil olmasını, həm də onun içində saxlanmasını təmin edir. Əgər ətraf mühitdə duzların konsentrasiyası hüceyrədəkindən azdırsa, su hüceyrəyə nüfuz edir. Həmçinin, ionlar sitoplazmanın tampon xassələrini, yəni hüceyrədə asidik və qələvi məhsulların daimi əmələ gəlməsinə baxmayaraq, sitoplazmanın sabit bir az qələvi pH-nı saxlamaq qabiliyyətini müəyyənləşdirir.

Həll olunmayan duzlar(CaCO 3, Ca 3 (PO 4) 2 və s.) birhüceyrəli və çoxhüceyrəli heyvanların sümüklərinin, dişlərinin, qabıqlarının və qabıqlarının bir hissəsidir.

Bundan əlavə, orqanizmlərdə turşular və oksidlər kimi digər qeyri-üzvi birləşmələr də əmələ gələ bilər. Belə ki, insan mədəsinin parietal hüceyrələri həzm fermenti pepsini aktivləşdirən xlorid turşusu istehsal edir, silikon oksid isə at quyruğunun hüceyrə divarlarını hopdurur və diatom qabıqları əmələ gətirir. AT son illər azot oksidinin (II) hüceyrələrdə və orqanizmdə siqnalizasiyada rolu da araşdırılır.

üzvi maddələr

Hüceyrənin üzvi maddələrinin ümumi xüsusiyyətləri

Hüceyrənin üzvi maddələri həm nisbətən sadə molekullarla, həm də daha mürəkkəb molekullarla təmsil oluna bilər. Mürəkkəb bir molekulun (makromolekulun) əhəmiyyətli sayda təkrarlanan daha sadə molekullardan əmələ gəldiyi hallarda buna deyilir. polimer və struktur bölmələr - monomerlər. Polimerlərin vahidlərinin təkrar olub-olmamasından asılı olaraq, onlar kimi təsnif edilir müntəzəm və ya nizamsız. Polimerlər hüceyrənin quru maddə kütləsinin 90%-ni təşkil edir. Onlar üzvi birləşmələrin üç əsas sinfinə aiddir - karbohidratlar (polisaxaridlər), zülallar və nuklein turşuları. Müntəzəm polimerlər polisaxaridlər, zülallar və nuklein turşuları isə nizamsızdır. Zülallarda və nuklein turşularında monomerlərin ardıcıllığı son dərəcə vacibdir, çünki onlar məlumat funksiyasını yerinə yetirirlər.

Karbohidratlar

Karbohidratlar- bunlar əsasən üç kimyəvi elementi - karbon, hidrogen və oksigeni ehtiva edən üzvi birləşmələrdir, baxmayaraq ki, bir sıra karbohidratlarda azot və ya kükürd də var. Karbohidratlar üçün ümumi düstur C m (H 2 O) n-dir. Onlar sadə və mürəkkəb karbohidratlara bölünür.

Sadə karbohidratlar (monosakkaridlər) daha sadələrə parçalana bilməyən tək bir şəkər molekulunu ehtiva edir. Bunlar kristal maddələrdir, dadı şirindir və suda çox həll olunur. Monosaxaridlər hüceyrədə maddələr mübadiləsində fəal iştirak edir və onun bir hissəsidir kompleks karbohidratlar- oliqosakaridlər və polisaxaridlər.

Monosakkaridlər karbon atomlarının sayına görə təsnif edilir (C 3 -C 9), məsələn, pentozlar(C 5) və heksozlar(6-dan). Pentozalara riboza və deoksiriboza daxildir. riboza RNT və ATP-nin bir hissəsidir. Deoksiriboza DNT-nin tərkib hissəsidir. Heksozlar (C 6 H 12 O 6) qlükoza, fruktoza, qalaktoza və s. qlükoza(üzüm şəkəri) enerji ehtiyatı olduğu üçün bütün orqanizmlərdə, o cümlədən insan qanında olur. Bir çox mürəkkəb şəkərlərin bir hissəsidir: saxaroza, laktoza, maltoza, nişasta, sellüloza və s. Fruktoza(meyvə şəkəri) ən yüksək konsentrasiyalarda meyvələrdə, balda, şəkər çuğunduru kök bitkilərində olur. O, təkcə metabolik proseslərdə fəal iştirak etmir, həm də saxaroza və bəzi polisaxaridlərin, məsələn, insulinin bir hissəsidir.

Əksər monosaxaridlər Felinq mayesini (mis (II) sulfat və kalium-natrium tartrat məhlullarının qarışığı) əlavə edib qaynatmaqla gümüş güzgü reaksiyası verə və misi azalda bilir.

üçün oliqosakaridlər bir neçə monosaxarid qalıqlarından əmələ gələn karbohidratlar daxildir. Onlar ümumiyyətlə suda yaxşı həll olunur və dadı şirindir. Bu qalıqların sayından asılı olaraq disaxaridlər (iki qalıq), trisaxaridlər (üç) və s. fərqləndirilir.Disaxaridlərə saxaroza, laktoza, maltoza və s. saxaroza(çuğundur və ya qamış şəkəri) qlükoza və fruktoza qalıqlarından ibarətdir, bəzi bitkilərin saxlama orqanlarında olur. Xüsusilə şəkər çuğundurunun və şəkər qamışının köklərində çoxlu saxaroza, burada sənaye üsulu ilə alınır. Karbohidratların şirinliyi üçün bir meyar kimi xidmət edir. Laktoza, və ya süd şəkəri, ana və inək südündə olan qlükoza və qalaktoza qalıqlarından əmələ gəlir. maltoza(səməni şəkəri) iki qlükoza qalığından ibarətdir. Bitki toxumlarında və tərkibində polisaxaridlərin parçalanması zamanı əmələ gəlir həzm sistemi insan, pivə istehsalında istifadə olunur.

Polisaxaridlər monomerləri mono- və ya disakarid qalıqları olan biopolimerlərdir. Polisaxaridlərin əksəriyyəti suda həll olunmur və dadı şəkərsizdir. Bunlara nişasta, glikogen, sellüloza və xitin daxildir. nişasta su ilə islanmayan, dəmləndikdə əmələ gələn ağ toz halında olan maddədir isti su suspenziya - pasta. Nişasta əslində iki polimerdən ibarətdir, daha az budaqlanmış amiloza və daha çox budaqlanmış amilopektin (Şəkil 2.9). Həm amiloza, həm də amilopektin monomeri qlükozadır. Nişasta bitkilərin əsas saxlama maddəsidir, toxumlarda, meyvələrdə, kök yumrularında, rizomlarda və bitkilərin digər saxlama orqanlarında çoxlu miqdarda toplanır. Nişastaya keyfiyyətli reaksiya, nişastanın mavi-bənövşəyi rəngə çevrildiyi yod ilə reaksiyadır.

qlikogen(heyvan nişastası) heyvanların və göbələklərin ehtiyat polisaxarididir, insanlarda ən böyük miqdarlarəzələlərdə və qaraciyərdə toplanır. O, həmçinin suda həll olunmur və şəkərsizdir. Qlikogenin monomeri qlükozadır. Nişasta molekulları ilə müqayisədə qlikogen molekulları daha da şaxələnmişdir.

Sellüloza, və ya sellüloza, - bitkilərin əsas istinad polisaxaridi. Selülozanın monomeri qlükozadır. Budaqlanmamış sellüloza molekulları bitkilərin hüceyrə divarlarının bir hissəsi olan bağlamalar əmələ gətirir. Sellüloza ağacın əsasını təşkil edir, tikintidə, tekstil, kağız, spirt və bir çox üzvi maddələrin istehsalında istifadə olunur. Sellüloza kimyəvi cəhətdən təsirsizdir və nə turşularda, nə də qələvilərdə həll olunmur. O, həmçinin insanın həzm sisteminin fermentləri tərəfindən parçalanmır, lakin yoğun bağırsaqdakı bakteriyalar onu həzm etməyə kömək edir. Bundan əlavə, lif mədə-bağırsaq traktının divarlarının daralmasını stimullaşdırır, işini yaxşılaşdırmağa kömək edir.

xitin monomeri azot tərkibli monosaxarid olan polisaxariddir. Göbələklərin və artropod qabıqlarının hüceyrə divarlarının bir hissəsidir. İnsanın həzm sistemində xitin həzm etmək üçün heç bir ferment də yoxdur, yalnız bəzi bakteriyalarda var.

Karbohidratların funksiyaları. Karbohidratlar hüceyrədə plastik (tikinti), enerji, saxlama və dəstək funksiyalarını yerinə yetirir. Bitkilərin və göbələklərin hüceyrə divarlarını əmələ gətirirlər. 1 q karbohidratın parçalanmasının enerji dəyəri 17,2 kJ-dir. Qlükoza, fruktoza, saxaroza, nişasta və qlikogen ehtiyat maddələrdir. Karbohidratlar həmçinin kompleks lipidlərin və zülalların bir hissəsi ola bilər, xüsusilə də hüceyrə membranlarında qlikolipidlər və qlikoproteinlər əmələ gətirir. Ekoloji siqnalların hüceyrələrarası tanınmasında və qavranılmasında karbohidratların rolu daha az əhəmiyyət kəsb etmir, çünki onlar qlikoproteinlərin tərkibində reseptor kimi çıxış edirlər.

Lipidlər

Lipidlər hidrofobik xüsusiyyətlərə malik aşağı molekulyar çəkili maddələrin kimyəvi cəhətdən heterojen qrupudur. Bu maddələr suda həll olunmur, tərkibində emulsiyalar əmələ gətirir, lakin üzvi həlledicilərdə asanlıqla həll olunur. Lipidlər toxunuşda yağlıdır, onların çoxu kağızda qurumayan xarakterik izlər buraxır. Zülallar və karbohidratlarla birlikdə hüceyrələrin əsas komponentlərindən biridir. Müxtəlif hüceyrələrdə lipidlərin tərkibi eyni deyil, xüsusən də onların çoxu bəzi bitkilərin toxumlarında və meyvələrində, qaraciyərdə, ürəkdə, qanda olur.

Molekulun quruluşundan asılı olaraq lipidlər sadə və mürəkkəb bölünür. üçün sadə lipidlərə neytral lipidlər (yağlar), mumlar və steroidlər daxildir. Kompleks lipidlərin tərkibində başqa, lipid olmayan komponent də var. Onlardan ən mühümləri fosfolipidlər, qlikolipidlər və s.

Yağlar trihidrik spirt qliserin və yüksək yağ turşularının efirləridir. Yağ turşularının əksəriyyətində 14-22 karbon atomu var. Onların arasında həm doymuş, həm də doymamış, yəni ikiqat bağlar var. Doymuş yağ turşularından palmitik və stearin turşuları, doymamış yağ turşularından isə oleiklər ən çox yayılmışdır. Bəzi doymamış yağ turşuları insan orqanizmində sintez olunmur və ya qeyri-kafi miqdarda sintez olunur və buna görə də əvəzolunmazdır. Qliserin qalıqları hidrofilik başlıqlar, yağ turşusu qalıqları isə hidrofobik quyruqlar əmələ gətirir.

Yağlar əsasən hüceyrələrdə saxlama funksiyasını yerinə yetirir və enerji mənbəyi kimi xidmət edir. Onlar amortizator və istilik izolyasiya funksiyalarını yerinə yetirən dərialtı yağ toxuması ilə zəngindir və su heyvanlarında da üzmə qabiliyyətini artırır. Bitki yağları əsasən doymamış yağ turşularını ehtiva edir, nəticədə onlar maye olur və adlanır. yağlar. Yağlar bir çox bitkilərin toxumlarında, məsələn, günəbaxan, soya, kolza və s.

Mumlar yağ turşuları və yağ spirtlərinin mürəkkəb efirləri və qarışıqlarıdır. Bitkilərdə yarpağın səthində buxarlanmadan, patogen mikroorqanizmlərin nüfuzundan və s.-dən qoruyan plyonka əmələ gətirirlər.Bir sıra heyvanlarda bədəni örtür və ya pətəklərin qurulmasına xidmət edir.

üçün steroidlər hüceyrə membranlarının vacib komponenti olan xolesterin kimi lipidlər, həmçinin cinsi hormonlar estradiol, testosteron, D vitamini və s.

Fosfolipidlər, qliserin və yağ turşularının qalıqlarına əlavə olaraq, ortofosfor turşusunun qalığını ehtiva edir. Onlar hüceyrə membranlarının bir hissəsidir və onların maneə xüsusiyyətlərini təmin edir.

Glikolipidlər həm də membranların tərkib hissəsidir, lakin orada onların tərkibi aşağıdır. Qlikolipidlərin qeyri-lipid hissəsi karbohidratlardır.

Lipidlərin funksiyaları. Lipidlər hüceyrədə plastik (tikinti), enerji, saxlama, qoruyucu, ifrazat və tənzimləyici funksiyaları yerinə yetirir, bundan əlavə vitaminlərdir. Hüceyrə membranlarının vacib bir hissəsidir. 1 q lipidləri parçalayanda 38,9 kJ enerji ayrılır. Onlar bitki və heyvanların müxtəlif orqanlarında ehtiyatda saxlanılır. Bundan əlavə, subkutan yağ toxuması daxili orqanları hipotermiyadan və ya həddindən artıq istiləşmədən, həmçinin şokdan qoruyur. Lipidlərin tənzimləyici funksiyası onların bəzilərinin hormon olması ilə bağlıdır. Həşəratların piy bədəni ifrazata xidmət edir.

dələlər

dələlər- Bunlar monomerləri peptid bağları ilə bağlanmış amin turşuları olan yüksək molekullu birləşmələr, biopolimerlərdir.

amin turşusu bir amin qrupu, bir karboksil qrupu və bir radikal olan üzvi birləşmə adlanır. Ümumilikdə təbiətdə radikallar və funksional qrupların qarşılıqlı düzülüşü ilə fərqlənən təxminən 200 amin turşusu var, lakin onlardan yalnız 20-si zülalların bir hissəsi ola bilər. Bu amin turşuları adlanır proteinogendir.

Təəssüf ki, bütün proteinogen amin turşuları insan orqanizmində sintez edilə bilməz, buna görə də onlar bir-birini əvəz edən və əvəzedilməz olanlara bölünür. Əsas olmayan amin turşuları insan orqanizmində əmələ gəlir tələb olunan miqdar, a əvəzolunmaz- Yox. Onlar qidadan gəlməlidirlər, lakin bağırsaq mikroorqanizmləri tərəfindən də qismən sintez edilə bilər. Tamamilə əsas amin turşuları 8 var. Bunlara valin, izolösin, leysin, lizin, metionin, treonin, triptofan və fenilalanin daxildir. Tamamilə bütün proteinogen amin turşularının bitkilərdə sintez edilməsinə baxmayaraq, bitki zülalları natamamdır, çünki onların tərkibində amin turşularının tam dəsti yoxdur, üstəlik, bitkilərin vegetativ hissələrində zülalın olması nadir hallarda 1-2% -dən çox olur. kütlə. Buna görə də təkcə bitki mənşəli deyil, həm də heyvan mənşəli zülallar yemək lazımdır.

Peptid bağları ilə bağlanan iki amin turşusunun ardıcıllığı adlanır dipeptid, üçdən tripeptid peptidlər arasında hormonlar (oksitosin, vazopressin), antibiotiklər və s. kimi mühüm birləşmələr var. İyirmidən çox amin turşusu zəncirinə deyilir polipeptid, və tərkibində 60-dan çox amin turşusu qalıqları olan polipeptidlər zülallardır.

Zülalın struktur təşkilinin səviyyələri. Zülallar ilkin, ikincil, üçüncü və dördüncü quruluşa malik ola bilər.

Zülalın ilkin quruluşu- Bu xətti amin turşusu ardıcıllığı peptid bağı ilə bağlıdır. İlkin struktur son nəticədə zülalın spesifikliyini və onun unikallığını müəyyən edir, çünki orta zülalın tərkibində 500 amin turşusu qalığı olduğunu fərz etsək belə, mümkün birləşmələrin sayı 20500-ə bərabərdir.Ona görə də ən azı bir aminonun yerləşdiyi yerdə dəyişiklik birincili strukturdakı turşu ikincili və daha yüksək strukturların, eləcə də bütövlükdə zülalın xüsusiyyətlərinin dəyişməsinə səbəb olur.

Zülalın struktur xüsusiyyətləri onun məkan qablaşdırmasını - ikincili və üçüncü dərəcəli strukturların meydana çıxmasını müəyyən edir.

ikinci dərəcəli quruluşşəklində bir zülal molekulunun məkan düzülüşüdür spirallər və ya qatlar spiral və ya qıvrımların müxtəlif növbələrinin peptid qruplarının oksigen və hidrogen atomları arasında hidrogen bağları ilə tutulur. Bir çox zülalda ikinci dərəcəli quruluşa malik az və ya çox uzun bölgələr var. Bunlar, məsələn, saç və dırnaqların keratinləri, ipək fibroinlərdir.

Üçüncü quruluş dələ ( kürəcik) həm də hidrofobik, hidrogen, disulfid (S-S) və digər bağlarla saxlanılan polipeptid zəncirinin məkan bükülmə formasıdır. Əzələ miyoqlobini kimi əksər bədən zülalları üçün xarakterikdir.

Dördüncü quruluş- əsasən üçüncü (hidrofobik, ion və hidrogen) ilə eyni bağlarla bağlanan bir neçə polipeptid zəncirindən, eləcə də digər zəif qarşılıqlı təsirlərdən əmələ gələn ən mürəkkəb. Dördüncü quruluş bir neçə zülal üçün xarakterikdir, məsələn, hemoglobin, xlorofil və s.

Molekulun forması belədir fibrilyar və kürəşəkilli zülallar. Birincilər kollagen kimi uzanır birləşdirici toxuma və ya saç və dırnaqların keratinləri. Qlobulyar zülallar əzələ mioqlobini kimi top (qlobullar) şəklindədir.

Sadə və mürəkkəb zülallar. Proteinlər ola bilər sadə və kompleks. Sadə zülallar isə yalnız amin turşularından ibarətdir kompleks zülallar (lipoproteinlər, xromoproteinlər, qlikoproteinlər, nukleoproteinlər və s.) zülal və zülal olmayan hissələrdən ibarətdir. Xromoproteinlər rəngli zülal olmayan hissəni ehtiva edir. Bunlara hemoglobin, miyoqlobin, xlorofil, sitoxromlar və s. hemoglobinə qırmızı rəng verən ion. Qeyri-zülal hissəsi lipoproteinlər lipiddir və qlikoproteinlər- karbohidrat. Həm lipoproteinlər, həm də qlikoproteinlər hüceyrə membranlarının bir hissəsidir. Nukleoproteinlər zülalların və nuklein turşularının (DNT və RNT) kompleksləridir. Onlar irsi məlumatların saxlanması və ötürülməsi proseslərində ən mühüm funksiyaları yerinə yetirirlər.

Protein xüsusiyyətləri. Bir çox zülallar suda yüksək dərəcədə həll olunur, lakin onların arasında yalnız duzların, qələvilərin, turşuların və ya üzvi həlledicilərin məhlullarında həll olunanlar var. Zülal molekulunun quruluşu və funksional fəaliyyəti ətraf mühit şəraitindən asılıdır. Bir zülal molekulunun əsasını saxlayaraq strukturunun itirilməsinə deyilir denaturasiya.

Denaturasiya temperaturun, pH-nın, atmosfer təzyiqinin dəyişməsi, turşuların, qələvilərin, ağır metalların duzlarının, üzvi həlledicilərin və s. təsiri altında baş verir. İkinci dərəcəli və daha yüksək strukturların bərpasının əks prosesi adlanır. renaturasiya, lakin bu həmişə mümkün olmur. Zülal molekulunun tam parçalanması deyilir məhv.

Protein funksiyaları. Zülallar hüceyrədə bir sıra funksiyaları yerinə yetirir: plastik (tikinti), katalitik (fermentativ), enerji, siqnal (reseptor), büzülmə (motor), daşıma, qoruyucu, tənzimləmə və saxlama.

Zülalların tikinti funksiyası onların hüceyrə membranlarında və hüceyrənin struktur komponentlərində olması ilə bağlıdır. Enerji - 1 q zülalın parçalanması zamanı 17,2 kJ enerji ayrıldığına görə. Membran reseptor zülalları ətraf mühit siqnallarının qavranılmasında və onların hüceyrə vasitəsilə ötürülməsində, həmçinin hüceyrələrarası tanınmasında fəal iştirak edir. Zülallar olmadan hüceyrələrin və bütövlükdə orqanizmlərin hərəkəti qeyri-mümkündür, çünki onlar flagella və kirpiklərin əsasını təşkil edir, həmçinin əzələ daralmasını və hüceyrədaxili komponentlərin hərəkətini təmin edir. İnsanların və bir çox heyvanların qanında protein hemoglobin oksigeni və karbon qazının bir hissəsini, digər zülallar isə ionları və elektronları daşıyır. Zülalların qoruyucu rolu ilk növbədə toxunulmazlıqla əlaqələndirilir, çünki interferon zülalı bir çox virusu məhv etməyə qadirdir və antikor zülalları bakteriyaların və digər xarici agentlərin inkişafını boğur. Zülallar və peptidlər arasında bir çox hormon var, məsələn, qanda qlükoza konsentrasiyasını tənzimləyən pankreas hormonu insulin. Bəzi orqanizmlərdə zülallar, toxumdakı paxlalı bitkilərdə və ya toyuq yumurtasının zülallarında olduğu kimi ehtiyatda saxlanıla bilər.

Nuklein turşuları

Nuklein turşuları monomerləri nukleotidlər olan biopolimerlərdir. Hal-hazırda iki növ nuklein turşusu məlumdur: ribonuklein (RNT) və deoksiribonuklein (DNT).

Nukleotid azotlu əsas, pentoza şəkər qalığı və fosfor turşusu qalığı ilə əmələ gəlir. Nukleotidlərin xüsusiyyətləri əsasən onların tərkibini təşkil edən azotlu əsaslarla müəyyən edilir, buna görə də, hətta şərti olaraq, nukleotidlər adlarının ilk hərfləri ilə təyin olunur. Nukleotidlərin tərkibinə beş azotlu əsas daxil ola bilər: adenin (A), guanin (G), timin (T), urasil (U) və sitozin (C). Nukleotidlərin pentozaları - riboza və deoksiriboza - hansı nukleotidin - ribonukleotid və ya dezoksiribonukleotidin əmələ gələcəyini müəyyənləşdirir. Ribonukleotidlər RNT monomerləridir, onlar siqnal molekulları (cAMP) kimi çıxış edə bilər və ATP kimi yüksək enerjili birləşmələrin və NADP, NAD, FAD və s. kimi koenzimlərin, dezoksiribonukleotidlər isə DNT-nin bir hissəsidir.

Deoksiribonuklein turşusu (DNT)- monomerləri deoksiribonukleotidlər olan ikiqat zəncirli biopolimer. Dezoksiribonukleotidlərin tərkibinə mümkün beşdən yalnız dörd azotlu əsas daxildir - adenin (A), timin (T), guanin (G) və ya sitozin (C), həmçinin dezoksiriboza və fosfor turşusu qalıqları. DNT zəncirindəki nukleotidlər ortofosfor turşusu qalıqları vasitəsilə bir-birinə bağlanaraq fosfodiester bağı əmələ gətirir. İki zəncirli molekul əmələ gəldikdə, azotlu əsaslar molekulun içərisinə doğru yönəldilir. Bununla birlikdə, DNT zəncirlərinin əlaqəsi təsadüfi baş vermir - müxtəlif zəncirlərin azotlu əsasları tamamlayıcılıq prinsipinə uyğun olaraq hidrogen bağları ilə bir-birinə bağlıdır: adenin timinlə iki hidrogen bağı (A \u003d T) və guanin və sitozin ilə bağlıdır. üç (G $ ≡ $ C).

Onun üçün təyin olundu Chargaff qaydaları:

1. Tərkibində adenin olan DNT nukleotidlərinin sayı timin olan nukleotidlərin sayına bərabərdir (A=T).
2. Quanini olan DNT nukleotidlərinin sayı sitozini olan nukleotidlərin sayına bərabərdir (G$≡$C).
3. Tərkibində adenin və quanini olan dezoksiribonukleotidlərin cəmi timin və sitozin olan dezoksiribonukleotidlərin cəminə bərabərdir (A+G = T+C).
4. Tərkibində adenin və timin olan dezoksiribonukleotidlərin cəminin guanin və sitozin olan dezoksiribonukleotidlərin cəminə nisbəti orqanizmin növündən asılıdır.

DNT-nin strukturu F. Crick və D. Watson (Fiziologiya və ya Tibb üzrə Nobel Mükafatı, 1962) tərəfindən deşifrə edilmişdir. Onların modelinə görə, DNT molekulu sağ əlli ikiqat spiraldır. DNT zəncirindəki nukleotidlər arasındakı məsafə 0,34 nm-dir.

DNT-nin ən vacib xüsusiyyəti replikasiya qabiliyyətidir (özünü ikiqat). DNT-nin əsas funksiyası nukleotid ardıcıllığı şəklində yazılmış irsi məlumatların saxlanması və ötürülməsidir. DNT molekulunun sabitliyi güclü təmir (bərpa) sistemləri tərəfindən qorunur, lakin hətta onlar mənfi təsirləri tamamilə aradan qaldıra bilmirlər, bu da son nəticədə mutasiyalara səbəb olur. Eukaryotik hüceyrələrin DNT-si nüvə, mitoxondriya və plastidlərdə, prokaryotik hüceyrələr isə birbaşa sitoplazmada cəmləşmişdir. Nüvə DNT-si xromosomların əsasını təşkil edir, açıq molekullarla təmsil olunur. Mitoxondrilərin, plastidlərin və prokaryotların DNT-si dairəvi formaya malikdir.

Ribonuklein turşusu (RNT)- monomerləri ribonukleotidlər olan biopolimer. Onların tərkibində həmçinin dörd azotlu əsas var - adenin (A), urasil (U), guanin (G) və ya sitozin (C), bununla da əsaslardan birində DNT-dən fərqlənir (urasil timin əvəzinə RNT-də olur). Ribonükleotidlərdəki pentoza şəkər qalığı riboza ilə təmsil olunur. RNT bəzi viral olanlar istisna olmaqla, əsasən tək zəncirli molekullardır. RNT-nin üç əsas növü var: məlumat və ya şablon (mRNT, mRNT), ribosomal (rRNT) və nəqliyyat (tRNT). Onların hamısı prosesdə formalaşır transkripsiyalar- DNT molekullarından yenidən yazmaq.

və RNT-lər hüceyrədəki RNT-nin ən kiçik hissəsini (2-4%) təşkil edir ki, bu da onların müxtəlifliyi ilə əvəzlənir, çünki bir hüceyrədə minlərlə müxtəlif mRNT ola bilər. Bunlar polipeptid zəncirlərinin sintezi üçün şablon olan tək zəncirli molekullardır. Zülalın quruluşu haqqında məlumatlar onlarda nukleotidlərin ardıcıllığı şəklində qeyd olunur və hər bir amin turşusu üçlü nukleotidləri kodlayır - kodon.

R RNT hüceyrədə ən çox sayda RNT növüdür (80%-ə qədər). Onların molekulyar çəkisi orta hesabla 3000-5000; nüvələrdə əmələ gəlir və hüceyrə orqanoidlərinin - ribosomların bir hissəsidir. rRNA-lar da zülal sintezində rol oynayır.

t RNT yalnız 73-85 nukleotid ehtiva etdiyi üçün RNT molekullarının ən kiçikidir. Hüceyrə RNT-nin ümumi miqdarında onların payı təxminən 16% təşkil edir. tRNT-nin funksiyası amin turşularının protein sintezi yerinə (ribosomlarda) daşınmasıdır. tRNT molekulunun forması yonca yarpağına bənzəyir. Molekulun bir ucunda bir amin turşusunu birləşdirmək üçün bir yer var və döngələrdən birində mRNT kodonu tamamlayan və tRNT-nin hansı amin turşusunu daşıyacağını təyin edən üçlü nukleotidlər var - antikodon.

RNT-nin bütün növləri DNT-dən mRNT-yə yenidən yazılan irsi məlumatın reallaşdırılması prosesində fəal iştirak edir və sonuncuda protein sintezi həyata keçirilir. Zülal sintezi prosesində tRNT amin turşularını ribosomlara çatdırır və rRNT birbaşa ribosomların bir hissəsidir.

Adenozin trifosfor turşusu (ATP) adeninin azotlu əsasına və riboza qalığına əlavə olaraq üç fosfor turşusu qalığı olan nukleotiddir. Son iki fosfor qalığı arasındakı bağlar makroergikdir (parçalanma zamanı 42 kJ/mol enerji ayrılır), parçalanma zamanı standart kimyəvi rabitə isə 12 kJ/mol verir. Enerji lazımdırsa, ATP-nin makroergik bağı parçalanır, adenozin difosfor turşusu (ADP), fosfor qalığı əmələ gəlir və enerji ayrılır:

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

ADP həmçinin AMP (adenozin monofosfor turşusu) və fosfor turşusu qalığı yaratmaq üçün parçalana bilər:

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

Enerji mübadiləsi prosesində (tənəffüs, fermentasiya zamanı), eləcə də fotosintez prosesində ADP fosfor qalığını birləşdirir və ATP-yə çevrilir. ATP bərpa reaksiyası adlanır fosforlaşma. ATP canlı orqanizmlərin bütün həyati prosesləri üçün universal enerji mənbəyidir.

Bütün canlı orqanizmlərin hüceyrələrinin kimyəvi tərkibinin öyrənilməsi göstərdi ki, onların tərkibində eyni kimyəvi elementlər, eyni funksiyaları yerinə yetirən kimyəvi maddələr var. Üstəlik, bir orqanizmdən digərinə ötürülən DNT parçası orada işləyəcək və bakteriya və ya göbələklər tərəfindən sintez edilən bir zülal insan orqanizmində hormon və ya ferment funksiyasını yerinə yetirəcək. Bu, üzvi dünyanın mənşəyinin vəhdətinin sübutlarından biridir.

Hüceyrə quruluşu. Hüceyrənin hissələrinin və orqanellələrinin quruluşu və funksiyaları arasındakı əlaqə onun bütövlüyünün əsasını təşkil edir.

Hüceyrə quruluşu

Prokaryotik və eukaryotik hüceyrələrin quruluşu

Hüceyrələrin əsas struktur komponentləri plazma membranı, sitoplazma və irsi aparatdır. Təşkilatın xüsusiyyətlərindən asılı olaraq iki əsas hüceyrə növü fərqlənir: prokaryotik və eukaryotik. Prokaryotik və eukaryotik hüceyrələr arasındakı əsas fərq onların irsi aparatının təşkilidir: prokaryotlarda o, birbaşa sitoplazmada yerləşir (sitoplazmanın bu sahəsi adlanır) nukleoid) və ondan membran strukturları ilə ayrılmır, eukariotlarda isə DNT-nin çox hissəsi ikiqat membranla əhatə olunmuş nüvədə cəmləşmişdir. Bundan əlavə, nukleoiddə yerləşən prokaryotik hüceyrələrin genetik məlumatı dairəvi DNT molekulunda qeyd olunur, eukariotlarda isə DNT molekulları bağlanmır.

Eukariotlardan fərqli olaraq, prokaryotik hüceyrələrin sitoplazması da az miqdarda orqanoidləri ehtiva edir, eukaryotik hüceyrələr isə bu strukturların əhəmiyyətli müxtəlifliyi ilə xarakterizə olunur.

Bioloji membranların quruluşu və funksiyaları

Biomembran quruluşu. hüceyrələri əhatə edən membranlar və membranlı orqanoidlər eukaryotik hüceyrələr ümumi kimyəvi tərkibə və quruluşa malikdir. Bunlara lipidlər, zülallar və karbohidratlar daxildir. Membran lipidləri əsasən fosfolipidlər və xolesterol ilə təmsil olunur. Əksər membran zülalları qlikoproteinlər kimi mürəkkəb zülallardır. Karbohidratlar membranda öz-özünə əmələ gəlmir, zülallar və lipidlərlə əlaqələndirilir. Membranların qalınlığı 7-10 nm-dir.

Membran quruluşunun hazırda qəbul edilən maye mozaika modelinə görə lipidlər ikiqat təbəqə təşkil edir və ya lipid ikiqatlı, burada lipid molekullarının hidrofilik "başları" xaricə çevrilir və hidrofobik "quyruqlar" membranın içərisində gizlənir. Bu "quyruqlar" hidrofobikliyinə görə hüceyrənin daxili mühitinin və onun mühitinin sulu fazalarının ayrılmasını təmin edir. Lipidlərlə müxtəlif növlər zülalların qarşılıqlı təsiri. Zülalların bəziləri membranın səthində yerləşir. Belə zülallar adlanır periferik, və ya səthi. Digər zülallar qismən və ya tamamilə membrana batırılır - bunlardır inteqral, və ya suya batırılmış zülallar. Membran zülalları struktur, nəqliyyat, katalitik, reseptor və digər funksiyaları yerinə yetirir.

Membranlar kristal kimi deyil, onların komponentləri daim hərəkətdədir, nəticədə lipid molekulları arasında boşluqlar - müxtəlif maddələrin hüceyrəyə daxil ola və ya çıxa biləcəyi məsamələr yaranır.

Bioloji membranlar hüceyrədə yerləşməsinə, kimyəvi tərkibinə və funksiyalarına görə fərqlənir. Membranların əsas növləri plazma və daxilidir. plazma membran Tərkibində təxminən 45% lipidlər (qlikolipidlər daxil olmaqla), 50% zülallar və 5% karbohidratlar var. Mürəkkəb zülalları-qlikoproteinləri və mürəkkəb lipidləri-qlikolipidləri təşkil edən karbohidrat zəncirləri membranın səthindən yuxarı çıxır. Plazmalemmal qlikoproteinlər son dərəcə spesifikdir. Beləliklə, məsələn, onların vasitəsilə hüceyrələrin, o cümlədən sperma və yumurtaların qarşılıqlı tanınması var.

Heyvan hüceyrələrinin səthində karbohidrat zəncirləri nazik bir səth təbəqəsi meydana gətirir - glikokaliks. Demək olar ki, bütün heyvan hüceyrələrində aşkar edilmişdir, lakin onun şiddəti eyni deyil (10-50 mikron). Glikokaliks hüceyrənin xarici mühitlə birbaşa əlaqəsini təmin edir, hüceyrədənkənar həzm orada baş verir; reseptorlar qlikokaliksdə yerləşir. Bakteriyaların, bitkilərin və göbələklərin hüceyrələri, plazmalemmadan başqa, hüceyrə membranları ilə də əhatə olunmuşdur.

Daxili membranlar eukaryotik hüceyrələr hüceyrənin müxtəlif hissələrini məhdudlaşdıraraq bir növ "bölmələr" meydana gətirirlər - bölmələr, müxtəlif maddələr mübadiləsi və enerji proseslərinin ayrılmasına kömək edir. Onlar kimyəvi tərkibi və funksiyaları ilə fərqlənə bilər, lakin strukturun ümumi planını saxlayırlar.

Membran funksiyaları:

1. Məhdudlaşdıran. Bu, hüceyrənin daxili məkanını xarici mühitdən ayırmalarından ibarətdir. Membran yarımkeçiricidir, yəni yalnız hüceyrə üçün lazım olan maddələr onu sərbəst şəkildə aşa bilər, eyni zamanda zəruri maddələrin daşınması üçün mexanizmlər mövcuddur.
2. reseptor. Bu, ilk növbədə ətraf mühit siqnallarının qəbulu və bu məlumatın hüceyrəyə ötürülməsi ilə əlaqələndirilir. Xüsusi reseptor zülalları bu funksiyadan məsuldur. Membran zülalları həmçinin "dost və ya düşmən" prinsipinə uyğun olaraq hüceyrənin tanınması, həmçinin sinir hüceyrələrinin sinapsları olan hüceyrələrarası əlaqələrin yaranması üçün cavabdehdir.
3. katalitik. Membranların üzərində çoxsaylı ferment kompleksləri yerləşir, bunun nəticəsində onlarda intensiv sintetik proseslər baş verir.
4. Enerji çevrilməsi. Enerjinin formalaşması, ATP şəklində saxlanması və xərclənməsi ilə əlaqələndirilir.
5. Bölmələrə ayırma. Membranlar həmçinin hüceyrə daxilindəki məkanı məhdudlaşdırır və bununla da reaksiyanın ilkin maddələrini və müvafiq reaksiyaları həyata keçirə bilən fermentləri ayırır.
6. Hüceyrələrarası təmasların formalaşması. Membranın qalınlığının o qədər kiçik olmasına baxmayaraq, onu adi gözlə ayırd etmək mümkün deyil, bir tərəfdən ionlar və molekullar, xüsusən də suda həll olunanlar üçün kifayət qədər etibarlı maneə rolunu oynayır. , onların hüceyrəyə və xaricə köçürülməsini təmin edir.
7. Nəqliyyat.

membran nəqli. Elementar bioloji sistemlər kimi hüceyrələr açıq sistemlər olduğundan, maddələr mübadiləsini və enerjini təmin etmək, homeostazı, böyüməyi, qıcıqlanmanı və digər prosesləri qorumaq üçün maddələrin membran vasitəsilə ötürülməsi tələb olunur - membran nəqli. Hal-hazırda maddələrin hüceyrə membranı ilə daşınması aktiv, passiv, endo- və ekzositoza bölünür.

Passiv nəqliyyat daha yüksək konsentrasiyadan aşağıya enerji sərf edilmədən baş verən nəqliyyat növüdür. Lipiddə həll olunan kiçik qeyri-polyar molekullar (O 2, CO 2) hüceyrəyə asanlıqla nüfuz edir. sadə diffuziya. Lipidlərdə həll olunmayan, yüklü kiçik hissəciklər də daxil olmaqla, daşıyıcı zülallar tərəfindən götürülür və ya xüsusi kanallardan (qlükoza, amin turşuları, K+, PO 4 3-) keçir. Bu növ passiv nəqliyyat adlanır asanlaşdırılmış diffuziya. Su lipid fazasındakı məsamələrdən, həmçinin zülallarla örtülmüş xüsusi kanallar vasitəsilə hüceyrəyə daxil olur. Suyun membran vasitəsilə daşınmasına deyilir osmos.

Osmos son dərəcə var əhəmiyyəti hüceyrənin həyatında, çünki hüceyrə məhlulundan daha çox duz konsentrasiyası olan bir məhlulda yerləşdirilirsə, su hüceyrəni tərk etməyə başlayacaq və canlı məzmunun həcmi azalmağa başlayacaq. Heyvan hüceyrələrində hüceyrə bütövlükdə kiçilir, bitki hüceyrələrində isə sitoplazma hüceyrə divarından geri qalır, buna plazmoliz. Hüceyrə sitoplazmadan daha az konsentrasiyalı bir məhlulda yerləşdirildikdə, su əks istiqamətdə - hüceyrəyə daşınır. Bununla belə, sitoplazmatik membranın uzanma qabiliyyətinə məhdudiyyətlər var və heyvan hüceyrəsi sonda parçalanır, bitki hüceyrəsində isə buna güclü hüceyrə divarı icazə vermir. Hüceyrənin bütün daxili boşluğunun hüceyrə məzmunu ilə doldurulması fenomeni deyilir deplazmoliz. Dərman hazırlayarkən, xüsusən venadaxili tətbiq üçün hüceyrədaxili duz konsentrasiyası nəzərə alınmalıdır, çünki bu, qan hüceyrələrinin zədələnməsinə səbəb ola bilər (bunun üçün 0,9% natrium xlorid konsentrasiyası olan şoran məhlulu istifadə olunur). Hüceyrə və toxumaların, eləcə də heyvanların və bitkilərin orqanlarının yetişdirilməsində bu, heç də az əhəmiyyət kəsb etmir.

aktiv nəqliyyat ATP enerjisinin bir maddənin daha aşağı konsentrasiyasından daha yüksək konsentrasiyasına xərclənməsi ilə davam edir. Xüsusi zülallar-nasosların köməyi ilə həyata keçirilir. Zülallar membran vasitəsilə K+, Na+, Ca 2+ və başqa ionları vurur, bu da ən vacib üzvi maddələrin daşınmasına, həmçinin sinir impulslarının yaranmasına və s.

Endositoz- bu, membranın invaginasiyalar meydana gətirdiyi və sonra membran veziküllərini meydana gətirdiyi hüceyrə tərəfindən maddələrin aktiv şəkildə udulması prosesidir - faqosomlar udulmuş obyektləri ehtiva edən . Birincili lizosom daha sonra faqosomla birləşərək əmələ gəlir ikincili lizosom, və ya faqolizosom, və ya həzm vakuolu. Vezikülün tərkibi lizosom fermentləri tərəfindən parçalanır və parçalanma məhsulları hüceyrə tərəfindən sorulur və mənimsənilir. Həzm olunmamış qalıqlar ekzositoz yolu ilə hüceyrədən çıxarılır. Endositozun iki əsas növü var: faqositoz və pinositoz.

Faqositoz hüceyrə səthi tərəfindən tutulma və hüceyrə tərəfindən udulma prosesidir hissəciklər, a pinositoz- mayelər. Faqositoz əsasən heyvan hüceyrələrində (birhüceyrəli heyvanlar, insan leykositləri) baş verir, onların qidalanmasını və çox vaxt orqanizmin qorunmasını təmin edir. Pinositoz vasitəsilə zülalların, antigen-antikor komplekslərinin udulması prosesində immun reaksiyalar Lakin bir çox viruslar da pinositoz və ya faqositoz yolu ilə hüceyrəyə daxil olurlar. Bitkilərin və göbələklərin hüceyrələrində faqositoz praktiki olaraq mümkün deyil, çünki onlar güclü hüceyrə membranları ilə əhatə olunmuşdur.

Ekzositoz endositozun əks prosesidir. Beləliklə, həzm olunmamış qida qalıqları həzm vakuollarından ayrılır, hüceyrənin və bütövlükdə orqanizmin həyatı üçün lazım olan maddələr çıxarılır. Məsələn, sinir impulslarının ötürülməsi impuls göndərən neyron tərəfindən kimyəvi xəbərçilərin buraxılması səbəbindən baş verir - vasitəçilər, bitki hüceyrələrində isə hüceyrə membranının köməkçi karbohidratları bu şəkildə ayrılır.

Bitki hüceyrələrinin, göbələklərin və bakteriyaların hüceyrə divarları. Membrandan kənarda hüceyrə güclü bir çərçivə ifraz edə bilər - hüceyrə membranı, və ya hüceyrə divarı.

Bitkilərdə hüceyrə divarı bunlardan ibarətdir sellüloza 50-100 molekuldan ibarət paketlərdə qablaşdırılır. Aralarındakı boşluqlar su və digər karbohidratlarla doldurulur. Shell bitki hüceyrəsi borularla nüfuz edir plasmodesmata endoplazmatik retikulumun membranlarının keçdiyi. Plazmodesmata hüceyrələr arasında maddələr nəql edir. Bununla belə, su kimi maddələrin daşınması hüceyrə divarları boyunca da baş verə bilər. Zamanla bitkilərin hüceyrə membranında müxtəlif maddələr, o cümlədən taninlər və ya yağa bənzər maddələr toplanır ki, bu da hüceyrə divarının özünün lignfikasiyasına və ya tıxanmasına, suyun yerdəyişməsinə və hüceyrə tərkibinin ölümünə səbəb olur. Qonşu bitki hüceyrələrinin hüceyrə divarları arasında jele kimi yastıqlar var - onları bir-birinə bağlayan və bütövlükdə bitki gövdəsini sementləşdirən orta lövhələr. Onlar yalnız meyvə yetişmə prosesində və yarpaqlar düşəndə ​​məhv edilir.

Göbələk hüceyrələrinin hüceyrə divarları əmələ gəlir xitin- tərkibində azot olan karbohidrat. Onlar kifayət qədər güclüdürlər və hüceyrənin xarici skeletidirlər, lakin yenə də bitkilərdə olduğu kimi faqositozun qarşısını alırlar.

Bakteriyalarda hüceyrə divarında peptid fraqmentləri olan bir karbohidrat var - murein, lakin onun məzmunu müxtəlif bakteriyalar qruplarında əhəmiyyətli dərəcədə dəyişir. Hüceyrə divarının üstündə, bakteriyaları xarici təsirlərdən qoruyan selikli bir kapsul meydana gətirən digər polisaxaridlər də buraxıla bilər.

Qabıq hüceyrənin formasını təyin edir, mexaniki dəstək rolunu oynayır, qoruyucu funksiyanı yerinə yetirir, hüceyrənin osmotik xüsusiyyətlərini təmin edir, canlı məzmunun uzanmasını məhdudlaşdırır və hüceyrənin daxil olması səbəbindən artan hüceyrənin qırılmasının qarşısını alır. su. Bundan əlavə, su və onun tərkibində həll olunan maddələr sitoplazmaya girməzdən əvvəl və ya əksinə, onu tərk edərkən hüceyrə divarını aşır, su isə hüceyrə divarları boyunca sitoplazmadan daha sürətli nəql olunur.

sitoplazma

sitoplazma hüceyrənin daxili hissəsidir. Hüceyrənin bütün orqanoidləri, nüvəsi və müxtəlif tullantı məhsulları onun içinə batırılır.

Sitoplazma hüceyrənin bütün hissələrini bir-biri ilə bağlayır, orada çoxsaylı metabolik reaksiyalar baş verir. Sitoplazma ətraf mühitdən ayrılır və membranlarla bölmələrə bölünür, yəni hüceyrələr xasdır. membran quruluşu. İki vəziyyətdə ola bilər - sol və gel. Sol- bu, həyati proseslərin ən intensiv şəkildə getdiyi sitoplazmanın yarı maye, jele kimi vəziyyətidir və gel- kimyəvi reaksiyaların axmasına və maddələrin daşınmasına mane olan daha sıx, jelatinli vəziyyət.

Sitoplazmanın orqanoidləri olmayan maye hissəsi adlanır hialoplazma. Hialoplazma və ya sitozol, su molekullarının dipolları ilə əhatə olunmuş zülallar kimi kifayət qədər böyük hissəciklərin bir növ suspenziyasının olduğu kolloid məhluldur. Bu suspenziyanın çökməsi onların eyni yükə malik olması və bir-birini itməsi səbəbindən baş vermir.

Orqanoidlər

Orqanoidlər- Bunlar hüceyrənin müəyyən funksiyaları yerinə yetirən daimi komponentləridir.

Struktur xüsusiyyətlərinə görə onlar membrana və qeyri-membranlara bölünür. Membran orqanoidlər, öz növbəsində, tək membranlı olaraq təsnif edilir ( endoplazmik retikulum, Golgi kompleksi və lizosomlar) və ya iki membranlı (mitoxondriya, plastidlər və nüvə). Qeyri-membran orqanoidlər ribosomlar, mikrotubullar, mikrofilamentlər və hüceyrə mərkəzidir. Sadalanan orqanoidlərdən yalnız ribosomlar prokaryotlara xasdır.

Nüvənin quruluşu və funksiyaları. Əsas- hüceyrənin mərkəzində və ya onun periferiyasında yerləşən böyük iki membranlı orqanoid. Nüvənin ölçüsü 3-35 mikron arasında dəyişə bilər. Nüvənin forması daha çox sferik və ya ellipsoiddir, lakin çubuqşəkilli, milşəkilli, lobyaşəkilli, loblu və hətta seqmentli nüvələr də var. Bəzi tədqiqatçılar nüvənin formasının hüceyrənin özünün formasına uyğun gəldiyinə inanırlar.

Əksər hüceyrələrin bir nüvəsi var, lakin, məsələn, qaraciyər və ürək hüceyrələrində iki, bir sıra neyronlarda isə 15-ə qədər ola bilər. Skelet əzələ liflərində adətən çoxlu nüvələr olur, lakin onlar tam mənada hüceyrə deyillər. söz, çünki onlar bir neçə hüceyrənin birləşməsi nəticəsində əmələ gəlirlər.

Özü əhatə olunub nüvə paketi, və onun daxili məkanı doldurulur nüvə şirəsi, və ya nukleoplazma (karioplazma) batırılır xromatin və nüvəcik. Nüvə irsi məlumatların saxlanması və ötürülməsi, həmçinin hüceyrənin həyati fəaliyyətinə nəzarət kimi mühüm funksiyaları yerinə yetirir.

Nüvənin irsi məlumatların ötürülməsindəki rolu acetabularia yaşıl yosunları ilə aparılan təcrübələrdə inandırıcı şəkildə sübut edilmişdir. Uzunluğu 5 sm-ə çatan tək nəhəng hüceyrədə papaq, ayaq və rizoid fərqlənir. Üstəlik, rizoiddə yerləşən yalnız bir nüvədən ibarətdir. 1930-cu illərdə İ.Hemmerlinq yaşıl rəngli asetabulariyanın bir növünün nüvəsini başqa bir növün rizoidinə, qəhvəyi rəngli, nüvəsi çıxarılaraq köçürdü. Bir müddət sonra transplantasiya edilmiş nüvəsi olan bitki nüvənin yosun-donoru kimi yeni papaq yetişdirdi. Eyni zamanda, nüvəsi olmayan rizoiddən ayrılan qapaq və ya sap bir müddət sonra ölür.

nüvə paketiİki membrandan əmələ gəlir - xarici və daxili, onların arasında boşluq var. Membranlararası boşluq kobud endoplazmatik retikulumun boşluğu ilə əlaqə qurur və nüvənin xarici membranı ribosomları daşıya bilər. Nüvə zərfinə xüsusi zülallarla haşiyələnmiş çoxsaylı məsamələr keçir. Maddələr məsamələr vasitəsilə nəql olunur: zəruri zülallar (fermentlər daxil olmaqla), ionlar, nukleotidlər və digər maddələr nüvəyə daxil olur və RNT molekulları, tullantı zülallar, ribosomların alt bölmələri onu tərk edir. Beləliklə, nüvə zərfinin funksiyaları nüvənin məzmununu sitoplazmadan ayırmaq, həmçinin nüvə ilə sitoplazma arasında maddələr mübadiləsini tənzimləməkdir.

Nukleoplazma xromatinin və nüvənin batırıldığı nüvənin məzmunu adlanır. O, kimyəvi cəhətdən sitoplazmanı xatırladan kolloid məhluldur. Nukleoplazmanın fermentləri amin turşularının, nukleotidlərin, zülalların və s. mübadiləsini katalizləyir. Nukleoplazma nüvə məsamələri vasitəsilə hialoplazma ilə birləşir. Nukleoplazmanın funksiyaları, hialoplazma kimi, nüvənin bütün struktur komponentlərinin qarşılıqlı əlaqəsini və bir sıra enzimatik reaksiyaların həyata keçirilməsini təmin etməkdir.

xromatin nukleoplazmaya batırılmış nazik saplar və qranullar dəsti adlanır. Xromatinin və nukleoplazmanın qırılma göstəriciləri təxminən eyni olduğundan onu yalnız boyanma yolu ilə aşkar etmək olar. Xromatinin filamentli komponenti adlanır euxromatin, və dənəvər heterokromatin. Euchromatin zəif sıxılmışdır, çünki irsi məlumat ondan oxunur, daha çox spiralləşmiş heterokromatin isə genetik olaraq qeyri-aktivdir.

Xromatin bölünməyən nüvədə xromosomların struktur modifikasiyasıdır. Beləliklə, xromosomlar daim nüvədə olur, yalnız onların vəziyyəti nüvənin hazırda yerinə yetirdiyi funksiyadan asılı olaraq dəyişir.

Xromatin əsasən nukleoproteinlərdən (dezoksiribonukleoproteinlər və ribonukleoproteinlər), həmçinin ən mühümü nuklein turşularının sintezi ilə əlaqəli olan fermentlərdən və bəzi digər maddələrdən ibarətdir.

Xromatinin funksiyaları, ilk növbədə, spesifik üçün sintezdən ibarətdir verilmiş orqanizm spesifik zülalların sintezini istiqamətləndirən nuklein turşuları və ikincisi, irsi xüsusiyyətlərin ana hüceyrədən qız hüceyrələrə ötürülməsində, bunun üçün bölünmə zamanı xromatin ipləri xromosomlara yığılır.

nüvəcik- diametri 1-3 mikron olan mikroskop altında aydın görünən sferik bədən. rRNT və ribosom zülallarının quruluşu haqqında məlumatları kodlayan xromatin bölgələrində əmələ gəlir. Nüvədəki nüvə çox vaxt bir olur, lakin intensiv həyati proseslərin baş verdiyi hüceyrələrdə iki və ya daha çox nüvə ola bilər. Nükleolların funksiyaları rRNT-nin sintezi və rRNT-ni sitoplazmadan gələn zülallarla birləşdirərək ribosom alt bölmələrinin yığılmasıdır.

Mitoxondriya- dəyirmi, oval və ya çubuq formalı iki membranlı orqanoidlər, baxmayaraq ki, spiral formalı olanlara da rast gəlinir (spermatozoidlərdə). Mitoxondrilərin diametri 1 µm-ə qədər və uzunluğu 7 µm-ə qədərdir. Mitoxondriyanın içindəki boşluq matrislə doldurulur. Matris Mitoxondriyanın əsas maddəsidir. Dairəvi bir DNT molekulu və ribosomlar ona batırılır. Mitoxondriyanın xarici membranı hamardır və bir çox maddələri keçirmir. Daxili membranın çıxıntıları var - cristae Kimyəvi reaksiyaların baş verməsi üçün membranların səthini artıran. Membranın səthində tənəffüs zəncirini təşkil edən çoxsaylı protein kompleksləri, həmçinin ATP sintetazasının göbələk formalı fermentləri var. Mitoxondriyada tənəffüsün aerob mərhələsi baş verir, bu müddət ərzində ATP sintez olunur.

plastidlər- yalnız bitki hüceyrələri üçün xarakterik olan böyük iki membranlı orqanoidlər. Plastidlərin daxili boşluğu doldurulur stroma, və ya matris. Stromada membran veziküllərinin az və ya çox inkişaf etmiş bir sistemi var - tilakoidlər yığınlarda yığılan - taxıl, həmçinin öz dairəvi DNT molekulu və ribosomları. Plastidlərin dörd əsas növü var: xloroplastlar, xromoplastlar, leykoplastlar və proplastidlər.

Xloroplastlar- Bunlar mikroskop altında aydın görünən, diametri 3-10 mikron olan yaşıl plastidlərdir. Onlar yalnız bitkilərin yaşıl hissələrində - yarpaqlarda, gənc gövdələrdə, çiçəklərdə və meyvələrdə olur. Xloroplastlar əsasən oval və ya ellipsoid formadadır, lakin stəkan, spiral və hətta loblu da ola bilər. Bir hüceyrədə xloroplastların sayı orta hesabla 10-100 ədəddir. Bununla belə, məsələn, bəzi yosunlarda bir ola bilər, əhəmiyyətli bir ölçü və mürəkkəb bir forma malikdir - sonra çağırılır xromatofor. Digər hallarda, ölçüləri kiçik olsa da, xloroplastların sayı bir neçə yüzə çata bilər. Xloroplastların rəngi fotosintezin əsas piqmentinə bağlıdır - xlorofil, əlavə piqmentlər ehtiva etməsinə baxmayaraq - karotenoidlər. Karotenoidlər yalnız payızda, qocalmış yarpaqlarda xlorofil məhv edildikdə nəzərə çarpır. Xloroplastların əsas funksiyası fotosintezdir. Fotosintezin işıq reaksiyaları xlorofil molekullarının sabitləndiyi tilakoid membranlarda, tünd reaksiyalar isə çoxsaylı fermentləri olan stromada baş verir.

Xromoplastlar karotenoid piqmentləri olan sarı, narıncı və qırmızı plastidlərdir. Xromoplastların forması da əhəmiyyətli dərəcədə dəyişə bilər: boruşəkilli, sferik, kristalvari və s. Xromoplastlar bitkilərin çiçəklərinə və meyvələrinə rəng verir, toxum və meyvələrin tozlandırıcı və dispersatorlarını cəlb edir.

Leykoplastlar- Bunlar əsasən dəyirmi və ya oval formada olan ağ və ya rəngsiz plastidlərdir. Onlar bitkilərin qeyri-fotosintetik hissələrində, məsələn, yarpaq qabıqlarında, kartof kök yumrularında və s. çox yayılmışdır. Onlar qida maddələrini, əksər hallarda nişastanı saxlayır, lakin bəzi bitkilərdə bu, zülal və ya yağ ola bilər.

Bitki hüceyrələrində proplastidlərdən plastidlər əmələ gəlir ki, onlar artıq təhsil toxumasının hüceyrələrində mövcuddur və kiçik iki membranlı cisimlərdir. İnkişafın ilkin mərhələlərində fərqli növlər plastidlər bir-birinə çevrilə bilir: işığa məruz qaldıqda, kartof kökünün leykoplastları və kök kökünün xromoplastları yaşıl olur.

Plastidlər və mitoxondriyalar yarı avtonom hüceyrə orqanoidləri adlanır, çünki onların öz DNT molekulları və ribosomları var, zülal sintezini həyata keçirirlər və hüceyrə bölünməsindən asılı olmayaraq bölünürlər. Bu xüsusiyyətlər birhüceyrəli prokaryotik orqanizmlərin mənşəyi ilə izah olunur. Bununla belə, mitoxondriya və plastidlərin "müstəqilliyi" məhduddur, çünki onların DNT-si sərbəst mövcud olmaq üçün çox az gen ehtiva edir, qalan məlumatlar isə nüvənin xromosomlarında kodlanır ki, bu da ona bu orqanoidləri idarə etməyə imkan verir.

Endoplazmik retikulum (ER), və ya endoplazmik retikulum (ER), sitoplazmanın tərkibinin 30% -ni tutan, membran boşluqları və borular şəbəkəsi olan tək membranlı orqanoiddir. ER borularının diametri təxminən 25-30 nm-dir. İki növ EPS var - kobud və hamar. Kobud XPS ribosomları daşıyır və zülalların sintez olunduğu yerdir. Hamar EPS ribosomlardan məhrumdur. Onun funksiyası lipidlərin və karbohidratların sintezi, həmçinin daşınması, saxlanması və utilizasiyasıdır. zəhərli maddələr. Xüsusilə intensiv metabolik proseslərin baş verdiyi hüceyrələrdə, məsələn, qaraciyər hüceyrələrində - hepatositlərdə və skelet əzələ liflərində inkişaf etdirilir. EPS-də sintez olunan maddələr Qolji aparatına daşınır. ER-də hüceyrə membranları da yığılır, lakin onların formalaşması Golgi aparatında tamamlanır.

Qolci cihazı, və ya golgi kompleksi, düz sisternlər, borular və onlardan ayrılmış veziküllər sistemi ilə əmələ gələn tək membranlı orqanoiddir. Golgi aparatının struktur vahidi diktiosom- bir qütbünə ER-dən gələn maddələr, əks qütbdən isə müəyyən çevrilmələrə məruz qalaraq qabarcıqlara yığılaraq hüceyrənin digər hissələrinə göndərilən çənlər yığını. Tankların diametri təxminən 2 mikron, kiçik baloncuklar isə təxminən 20-30 mikrondur. Golgi kompleksinin əsas funksiyaları müəyyən maddələrin sintezi və ER-dən gələn zülalların, lipidlərin və karbohidratların modifikasiyası (dəyişməsi), membranların son formalaşması, həmçinin maddələrin hüceyrə vasitəsilə daşınması, yenilənməsidir. onun strukturları və lizosomların əmələ gəlməsi. Golgi aparatı öz adını bu orqanoidi ilk dəfə kəşf edən italyan alimi Camillo Golgi-nin şərəfinə almışdır (1898).

Lizosomlar- hüceyrədaxili həzmdə iştirak edən hidrolitik fermentləri ehtiva edən diametri 1 mikrona qədər olan kiçik bir membranlı orqanellər. Lizosomların membranları bu fermentlər üçün zəif keçiricidir, buna görə də lizosomlar tərəfindən onların funksiyalarının yerinə yetirilməsi çox dəqiq və məqsədyönlüdür. Belə ki, onlar faqositoz prosesində fəal iştirak edərək həzm vakuollarını əmələ gətirir, aclıq və ya hüceyrənin müəyyən hissələri zədələndikdə başqalarına təsir etmədən onları həzm edirlər. Son zamanlarda hüceyrə ölümü proseslərində lizosomların rolu aşkar edilmişdir.

Vakuol- bitki və heyvan hüceyrələrinin sitoplazmasında membranla bağlanmış və maye ilə dolu boşluq. Həzm və kontraktil vakuollar protozoa hüceyrələrində olur. Birincilər faqositoz prosesində iştirak edirlər, çünki onlarda parçalanma baş verir qida maddələri. Sonuncu osmorequlyasiya sayəsində su-tuz balansının saxlanmasını təmin edir. Çoxhüceyrəli heyvanlarda əsasən həzm vakuollarına rast gəlinir.

Bitki hüceyrələrində vakuollar həmişə mövcuddur, onlar xüsusi membranla əhatə olunur və hüceyrə şirəsi ilə doldurulur. Vakuolun ətrafındakı membran kimyəvi tərkibinə, quruluşuna və funksiyalarına görə plazma membranına bənzəyir. hüceyrə şirəsi mineral duzlar, üzvi turşular, karbohidratlar, zülallar, qlikozidlər, alkaloidlər və s. daxil olmaqla müxtəlif qeyri-üzvi və üzvi maddələrin sulu məhlulunu təmsil edir. Vakuol hüceyrə həcminin 90% -ni tuta və nüvəni periferiyaya itələyə bilər. Hüceyrənin bu hissəsi saxlama, ifrazat, osmotik, qoruyucu, lizosomal və digər funksiyaları yerinə yetirir, çünki o, qida və tullantı məhsulları toplayır, su ilə təmin edir və hüceyrənin formasını və həcmini saxlayır, həmçinin bir çox hüceyrələrin parçalanması üçün fermentləri ehtiva edir. hüceyrə komponentləri. Bundan əlavə, vakuolların bioloji aktiv maddələri bir çox heyvanın bu bitkiləri yeməsinə mane ola bilər. Bir sıra bitkilərdə vakuolların şişməsi səbəbindən hüceyrə böyüməsi uzanaraq baş verir.

Vakuollar bəzi göbələklərin və bakteriyaların hüceyrələrində də olur, lakin göbələklərdə onlar yalnız osmorequlyasiya funksiyasını yerinə yetirir, siyanobakteriyalarda isə üzmə qabiliyyətini saxlayır və azotun havadan mənimsənilməsi proseslərində iştirak edirlər.

Ribosomlar- 15-20 mikron diametrli kiçik qeyri-membran orqanoidlər, iki alt bölmədən ibarət - böyük və kiçik. Eukaryotik ribosom alt bölmələri nüvədə yığılır və sonra sitoplazmaya daşınır. Prokaryotların, mitoxondrilərin və plastidlərin ribosomları eukariotlardan daha kiçikdir. Ribosom alt bölmələrinə rRNT və zülallar daxildir.

Hüceyrədəki ribosomların sayı bir neçə on milyona çata bilər: sitoplazmada, mitoxondriyada və plastidlərdə yerləşirlər. azad dövlət, və kobud EPS-də - bağlı birində. Onlar zülal sintezində iştirak edirlər, xüsusən də tərcümə prosesini - mRNT molekulunda polipeptid zəncirinin biosintezini həyata keçirirlər. Sərbəst ribosomlarda hialoplazmanın, mitoxondrilərin, plastidlərin zülalları və ribosomların öz zülalları sintez olunur, kobud ER-yə bağlanmış ribosomlarda isə zülallar hüceyrələrdən xaric olunmaq, membranların yığılması, lizosomların və vakuolların əmələ gəlməsi üçün çevrilir.

Ribosomlar hialoplazmada tək və ya bir mRNT-də bir neçə polipeptid zəncirinin eyni vaxtda sintezi ilə qruplar şəklində toplana bilər. Bu ribosom qrupları adlanır poliribosomlar, və ya polisomlar.

mikrotubullar- Bunlar hüceyrənin bütün sitoplazmasına nüfuz edən silindrik içi boş membransız orqanoidlərdir. Onların diametri təxminən 25 nm, divar qalınlığı 6-8 nm-dir. Onlar çoxlu protein molekullarından ibarətdir. tubulin,əvvəlcə muncuqlara bənzəyən 13 tel əmələ gətirir, sonra isə mikrotubula yığılır. Mikrotubullar hüceyrəyə forma və həcm verən, plazma membranını hüceyrənin digər hissələri ilə birləşdirən, maddələrin hüceyrə vasitəsilə daşınmasını təmin edən, hüceyrənin və hüceyrədaxili komponentlərin hərəkətində, həmçinin bölünmədə iştirak edən sitoplazmatik retikulum əmələ gətirir. genetik material. Onlar hüceyrə mərkəzinin və hərəkət orqanoidlərinin - flagella və kirpiklərin bir hissəsidir.

mikrofilamentlər, və ya mikrofilamentlər, həm də membran olmayan orqanoidlərdir, lakin onlar filamentli formaya malikdirlər və tubulin tərəfindən deyil, əmələ gəlirlər. aktinoma. Onlar membranların daşınması, hüceyrələrarası tanınma, hüceyrə sitoplazmasının bölünməsi və onun hərəkəti proseslərində iştirak edirlər. Əzələ hüceyrələrində aktin mikrofilamentlərinin miyozin filamentləri ilə qarşılıqlı təsiri daralmanı təmin edir.

Mikrotubullar və mikrofilamentlər hüceyrənin daxili skeletini təşkil edir sitoskelet. Bu, plazma membranına mexaniki dəstək verən, hüceyrənin formasını, hüceyrə orqanoidlərinin yerini və hüceyrə bölünməsi zamanı onların hərəkətini təyin edən mürəkkəb liflər şəbəkəsidir.

Hüceyrə Mərkəzi- nüvə yaxınlığında heyvan hüceyrələrində yerləşən qeyri-membran orqanoid; bitki hüceyrələrində yoxdur. Uzunluğu təxminən 0,2-0,3 µm, diametri isə 0,1-0,15 µm-dir. Hüceyrə mərkəzi iki hissədən ibarətdir sentriollar qarşılıqlı perpendikulyar müstəvilərdə uzanan və parlaq sfera mikrotubullardan. Hər bir sentriol üçlü, yəni üçlü toplanan doqquz mikrotubul qrupu tərəfindən əmələ gəlir. Hüceyrə mərkəzi mikrotubulların yığılmasında, hüceyrənin irsi materialının bölünməsində, həmçinin flagella və kirpiklərin əmələ gəlməsində iştirak edir.

Hərəkət orqanoidləri. Flagella və kirpiklər plazmalemma ilə örtülmüş hüceyrələrin çıxıntılarıdır. Bu orqanoidlər periferiya boyunca yerləşən doqquz cüt mikrotubul və mərkəzdə iki sərbəst mikrotubul üzərində qurulur. Mikrotubullar, onların oxdan koordinasiya olunmuş sapmasını - salınımını təmin edən müxtəlif zülallarla bir-birinə bağlıdır. Dalğalanmalar enerjidən asılıdır, yəni ATP-nin makroergik bağlarının enerjisi bu prosesə sərf olunur. İtirilmiş flagella və kirpiklərin bərpası bir funksiyadır bazal cisimlər, və ya kinetosomlar onların bazasında yerləşir.

Kirpiklərin uzunluğu təxminən 10-15 nm, flagellanın uzunluğu isə 20-50 mikrondur. Bayraq və kirpiklərin ciddi şəkildə yönəldilmiş hərəkətləri sayəsində təkcə birhüceyrəli heyvanların, spermatozoidlərin və s.-nin hərəkəti həyata keçirilmir, həm də təmizlənmə baş verir. tənəffüs sistemi, yumurtanın fallopiya boruları vasitəsilə təşviqi, çünki insan bədəninin bütün bu hissələri kirpikli epitel ilə örtülmüşdür.

Daxiletmələr

Daxiletmələr- Bunlar hüceyrənin qeyri-daimi komponentləridir, həyatı boyu əmələ gəlir və yox olur. Bunlara həm ehtiyat maddələr, məsələn, bitki hüceyrələrində nişasta və ya zülal dənələri, heyvan və göbələk hüceyrələrində qlikogen qranulları, bakteriyalarda volutin, bütün hüceyrə tiplərində yağ damcıları və tullantılar, xüsusən də nəticədə həzm olunmamış qida qalıqları daxildir. faqositozun. , qalıq cisimləri əmələ gətirir.

Hüceyrənin hissələrinin və orqanellələrinin quruluşu və funksiyaları arasındakı əlaqə onun bütövlüyünün əsasını təşkil edir.

Hüceyrə hissələrinin hər biri bir tərəfdən özünəməxsus quruluşa və funksiyalara malik olan ayrıca struktur, digər tərəfdən isə hüceyrə adlanan daha mürəkkəb sistemin tərkib hissəsidir. Eukaryotik hüceyrənin irsi məlumatlarının çoxu nüvədə cəmləşmişdir, lakin nüvənin özü onun həyata keçirilməsini təmin edə bilmir, çünki bunun üçün ən azı əsas maddə kimi çıxış edən sitoplazma və bu sintezin baş verdiyi ribosomlar lazımdır. . Ribosomların əksəriyyəti dənəvər endoplazmatik retikulumda yerləşir, buradan zülallar ən çox Golgi kompleksinə, sonra isə modifikasiyadan sonra hüceyrənin nəzərdə tutulduğu və ya xaric olunduğu hissələrinə daşınır. Zülalların və karbohidratların membran qablaşdırması orqanoid membranlara və sitoplazmik membrana inteqrasiya olunaraq onların daimi yenilənməsini təmin edə bilər. Ən mühüm funksiyaları yerinə yetirən lizosomlar və vakuollar da Golgi kompleksindən bağlanır. Məsələn, lizosomlar olmadan hüceyrələr tez bir zamanda bir növ tullantı molekul və struktur zibilliyinə çevrilərdi.

Bütün bu proseslər üçün mitoxondriya və bitkilərdə, həmçinin xloroplastlar tərəfindən istehsal olunan enerji tələb olunur. Və bu orqanellər nisbətən avtonom olsalar da, öz DNT molekullarına malik olduqları üçün onların bəzi zülalları hələ də nüvə genomu tərəfindən kodlaşdırılır və sitoplazmada sintez olunur.

Beləliklə, hüceyrə hər biri özünəməxsus funksiyanı yerinə yetirən onu təşkil edən komponentlərin ayrılmaz birliyidir.

Maddələr mübadiləsi və enerjiyə çevrilmə canlı orqanizmlərin xüsusiyyətləridir. Enerji və plastik maddələr mübadiləsi, onların əlaqəsi. Enerji mübadiləsinin mərhələləri. Fermentasiya və tənəffüs. Fotosintez, onun əhəmiyyəti, kosmik rolu. Fotosintezin fazaları. Fotosintezin işıq və qaranlıq reaksiyaları, onların əlaqəsi. Xemosintez. Yer üzündə kimyosintetik bakteriyaların rolu

Maddələr mübadiləsi və enerji çevrilməsi - canlı orqanizmlərin xüsusiyyətləri

Hüceyrəni yüzlərlə, minlərlə kimyəvi reaksiyanın baş verdiyi miniatür kimya fabrikinə bənzətmək olar.

Metabolizm- bioloji sistemlərin qorunmasına və özünü çoxalmasına yönəlmiş kimyəvi çevrilmələrin məcmusu.

Buraya qidalanma və tənəffüs zamanı maddələrin orqanizmə daxil olması, hüceyrədaxili metabolizm və ya maddələr mübadiləsi, həmçinin maddələr mübadiləsinin son məhsullarının ayrılması.

Maddələr mübadiləsi bir növ enerjinin digərinə çevrilməsi prosesləri ilə ayrılmaz şəkildə bağlıdır. Məsələn, fotosintez zamanı işıq enerjisi enerji şəklində saxlanılır kimyəvi bağlar mürəkkəb üzvi molekullar və tənəffüs prosesində sərbəst buraxılır və yeni molekulların sintezinə, mexaniki və osmotik işə sərf olunur, istilik şəklində dağılır və s.

Canlı orqanizmlərdə kimyəvi reaksiyaların axını protein təbiətinin bioloji katalizatorları ilə təmin edilir - fermentlər, və ya fermentlər. Digər katalizatorlar kimi fermentlər də hüceyrədə kimyəvi reaksiyaların gedişatını onlarla, yüz minlərlə dəfə sürətləndirir, bəzən hətta mümkün edir, lakin reaksiyanın son məhsulunun (məhsullarının) nə təbiətini, nə də xassələrini dəyişdirmir və . özlərini dəyişməzlər. Fermentlər həm sadə, həm də mürəkkəb zülallar ola bilər ki, bunlara zülal hissəsi ilə yanaşı, zülal olmayan hissəsi də daxildir - kofaktor (koferment). Fermentlərə misal olaraq uzun müddət çeynəmə zamanı polisaxaridləri parçalayan tüpürcək amilazasını və mədədə zülalların həzmini təmin edən pepsini göstərmək olar.

Fermentlər zülal olmayan katalizatorlardan yüksək təsir spesifikliyi, onların köməyi ilə reaksiya sürətinin əhəmiyyətli dərəcədə artması, həmçinin reaksiya şəraitini dəyişdirərək və ya müxtəlif maddələrlə qarşılıqlı təsir göstərərək hərəkəti tənzimləmək qabiliyyəti ilə fərqlənir. Bundan əlavə, fermentativ katalizin baş verdiyi şərtlər qeyri-fermentik katalizlərin baş verdiyi şərtlərdən əhəmiyyətli dərəcədə fərqlənir: 37°C$ temperatur insan orqanizmində fermentlərin işləməsi üçün optimaldır, təzyiq atmosferə yaxın olmalıdır və mühitin $pH $ əhəmiyyətli dərəcədə tərəddüd edə bilər. Beləliklə, amilaza üçün qələvi mühit, pepsin üçün isə asidik mühit lazımdır.

Fermentlərin təsir mexanizmi aralıq ferment-substrat komplekslərinin əmələ gəlməsi hesabına reaksiyaya daxil olan maddələrin (substratların) aktivləşmə enerjisini azaltmaqdan ibarətdir.

Enerji və plastik maddələr mübadiləsi, onların əlaqəsi

Maddələr mübadiləsi hüceyrədə eyni vaxtda baş verən iki prosesdən ibarətdir: plastik və enerji mübadiləsi.

Plastik maddələr mübadiləsi (anabolizm, assimilyasiya) ATP enerjisinin xərclənməsi ilə gedən sintez reaksiyaları toplusudur. Plastik maddələr mübadiləsi prosesində hüceyrə üçün lazım olan üzvi maddələr sintez olunur. Plastik mübadilə reaksiyalarına misal olaraq fotosintez, zülal biosintezi və DNT replikasiyası (özünü ikiqat) göstərmək olar.

Enerji mübadiləsi (katabolizm, dissimilyasiya) mürəkkəb maddələri daha sadələrə parçalayan reaksiyalar məcmusudur. Enerji mübadiləsi nəticəsində enerji sərbəst buraxılır, ATP şəklində saxlanılır. Enerji mübadiləsinin ən vacib prosesləri tənəffüs və fermentasiyadır.

Plastik və enerji mübadiləsi bir-biri ilə sıx bağlıdır, çünki plastik mübadiləsi prosesində üzvi maddələr sintez olunur və bunun üçün ATP enerjisi tələb olunur və enerji mübadiləsi prosesində üzvi maddələr parçalanır və enerji ayrılır, sonra sintez proseslərinə sərf ediləcəkdir. .

Orqanizmlər qidalanma prosesində enerji alır və onu sərbəst buraxır və əsasən tənəffüs prosesində əlçatan formaya çevirir. Qidalanma üsuluna görə bütün orqanizmlər avtotroflara və heterotroflara bölünür. Avtotroflar qeyri-üzvi maddələrdən müstəqil olaraq üzvi maddələr sintez edə bilir və heterotroflar yalnız hazır üzvi maddələrdən istifadə edin.

Enerji mübadiləsinin mərhələləri

Enerji mübadiləsi reaksiyalarının mürəkkəbliyinə baxmayaraq, şərti olaraq üç mərhələyə bölünür: hazırlıq, anaerob (oksigensiz) və aerob (oksigen).

Üstündə hazırlıq mərhələsi polisaxaridlərin, lipidlərin, zülalların, nuklein turşularının molekulları daha sadə olanlara, məsələn, qlükoza, qliserin və yağ turşuları, amin turşuları, nukleotidlər və s. parçalanır. Bu mərhələ birbaşa hüceyrələrdə və ya bağırsaqda baş verə bilər. split maddələr qan axını ilə çatdırılır.

anaerob mərhələ enerji mübadiləsi üzvi birləşmələrin monomerlərinin daha da sadə ara məhsullara, məsələn, piruvik turşuya və ya piruvata parçalanması ilə müşayiət olunur. O, oksigenin olmasını tələb etmir və bataqlıqların lillərində və ya insan bağırsaqlarında yaşayan bir çox orqanizmlər üçün enerji əldə etməyin yeganə yoludur. Sitoplazmada enerji mübadiləsinin anaerob mərhələsi baş verir.

Müxtəlif maddələr oksigensiz parçalana bilər, lakin qlükoza çox vaxt reaksiyaların substratıdır. Onun oksigensiz parçalanması prosesi deyilir qlikoliz. Qlikoliz zamanı qlükoza molekulu dörd hidrogen atomunu itirir, yəni oksidləşir və iki molekul piruvik turşusu, iki ATP molekulu və azalmış hidrogen daşıyıcısının iki molekulu $NADH + H^(+)$ əmələ gəlir:

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

ADP-dən ATP əmələ gəlməsi əvvəllər fosforlanmış şəkərdən bir fosfat anionunun birbaşa ötürülməsi nəticəsində baş verir və adlanır. substratın fosforlaşması.

Aerobik mərhələ enerji mübadiləsi yalnız oksigenin iştirakı ilə baş verə bilər, oksigensiz parçalanma prosesində əmələ gələn ara birləşmələr son məhsullara (karbon qazı və su) oksidləşir və üzvi birləşmələrin kimyəvi bağlarında toplanan enerjinin böyük hissəsi ayrılır. . 36 ATP molekulunun makroergik bağlarının enerjisinə keçir. Bu mərhələ də adlanır toxuma tənəffüsü. Oksigen olmadıqda, ara birləşmələr digər üzvi maddələrə çevrilir, bu proses adlanır. fermentasiya.

Nəfəs

Hüceyrə tənəffüsünün mexanizmi əncirdə sxematik şəkildə göstərilmişdir.

Aerob tənəffüs mitoxondriyada baş verir, piruvik turşu isə əvvəlcə bir karbon atomunu itirir ki, bu da $NADH + H^(+)$-ın bir azaldıcı ekvivalentinin və asetil koenzim A (asetil-KoA) molekulunun sintezi ilə müşayiət olunur:

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

Mitoxondrial matrisdəki asetil-KoA kimyəvi reaksiyalar zəncirində iştirak edir, bunların məcmusuna deyilir. Krebs dövrü (trikarboksilik turşu dövrü, limon turşusu dövrü). Bu çevrilmələr zamanı iki ATP molekulu əmələ gəlir, asetil-KoA tamamilə karbon qazına oksidləşir və onun hidrogen ionları və elektronları hidrogen daşıyıcıları $NADH + H^(+)$ və $FADH_2$ ilə birləşir. Daşıyıcılar hidrogen protonlarını və elektronları mitoxondriyanın daxili membranlarına daşıyaraq kristalları əmələ gətirirlər. Daşıyıcı zülalların köməyi ilə hidrogen protonları membranlararası boşluğa enjekte edilir və elektronlar mitoxondriyanın daxili membranında yerləşən tənəffüs zənciri adlanan fermentlər boyunca ötürülür və oksigen atomlarına atılır:

$O_2+2e^(-)→O_2^-$.

Qeyd etmək lazımdır ki, tənəffüs zəncirinin bəzi zülallarında dəmir və kükürd var.

Membranlararası boşluqdan hidrogen protonları xüsusi fermentlərin - ATP sintazalarının köməyi ilə yenidən mitoxondrial matrisə daşınır və bu zaman ayrılan enerji hər bir qlükoza molekulundan 34 ATP molekulunun sintezinə sərf olunur. Bu proses adlanır oksidləşdirici fosforlaşma. Mitoxondrial matrisdə hidrogen protonları su əmələ gətirmək üçün oksigen radikalları ilə reaksiya verir:

$4H^(+)+O_2^-→2H_2O$.

Oksigen tənəffüsünün reaksiyalar toplusu aşağıdakı kimi ifadə edilə bilər:

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

Ümumi nəfəs tənliyi belə görünür:

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

Fermentasiya

Oksigen və ya onun çatışmazlığı olmadıqda, fermentasiya baş verir. Fermentasiya enerji əldə etməyin təkamül baxımından tənəffüsdən daha erkən yoludur, lakin enerji baxımından daha az gəlirlidir, çünki fermentasiya hələ də enerji ilə zəngin olan üzvi maddələr istehsal edir. Fermentasiyanın bir neçə əsas növü var: süd turşusu, spirt, sirkə turşusu və s. Beləliklə, skelet əzələlərində fermentasiya zamanı oksigen olmadıqda, piruvik turşusu laktik turşuya qədər azalır, əvvəllər əmələ gələn reduksiya edən ekvivalentlər istehlak edilir və yalnız iki ATP molekulu qalır:

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

Maya göbələklərinin köməyi ilə fermentasiya zamanı piruvik turşu oksigenin iştirakı ilə etil spirtinə və karbon monoksitinə (IV) çevrilir:

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

Mikroorqanizmlərin köməyi ilə fermentasiya zamanı piruvik turşu da sirkə, butirik, qarışqa turşuları və s.

Enerji mübadiləsi nəticəsində əldə edilən ATP hüceyrədə müxtəlif iş növləri üçün istehlak olunur: kimyəvi, osmotik, elektrik, mexaniki və tənzimləyici. Kimyəvi iş zülalların, lipidlərin, karbohidratların, nuklein turşularının və digər həyati vacib birləşmələrin biosintezindən ibarətdir. Osmotik işə hüceyrənin özündən daha çox konsentrasiyada hüceyrədənkənar məkanda olan maddələrin hüceyrə tərəfindən udulması və ondan çıxarılması prosesləri daxildir. Elektrik işi osmotik işlə sıx bağlıdır, çünki yüklü hissəciklərin membranlar vasitəsilə hərəkəti nəticəsində membranın yükü əmələ gəlir və həyəcanlılıq və keçiricilik xüsusiyyətləri əldə edilir. Mexanik iş hüceyrə daxilində maddələrin və strukturların, eləcə də bütövlükdə hüceyrənin hərəkəti ilə bağlıdır. Tənzimləmə işinə hüceyrədəki proseslərin koordinasiyasına yönəlmiş bütün proseslər daxildir.

Fotosintez, onun əhəmiyyəti, kosmik rolu

fotosintez işıq enerjisinin xlorofilin iştirakı ilə üzvi birləşmələrin kimyəvi bağlarının enerjisinə çevrilməsi prosesi adlanır.

Fotosintez nəticəsində hər il təxminən 150 milyard ton üzvi maddə və təxminən 200 milyard ton oksigen istehsal olunur. Bu proses karbon qazının biosferdə dövranını təmin edir, karbon qazının yığılmasının qarşısını alır və bununla da istixana effektinin yaranmasının və Yerin həddindən artıq istiləşməsinin qarşısını alır. Fotosintez nəticəsində əmələ gələn üzvi maddələr digər orqanizmlər tərəfindən tam istehlak edilmir, onların əhəmiyyətli bir hissəsi milyonlarla il ərzində mineral yataqları (daş və qəhvəyi kömür, neft) əmələ gətirir. Son zamanlar kolza yağı (“biodizel”) və bitki qalıqlarından alınan spirt də yanacaq kimi istifadə olunur. Oksigendən, elektrik boşalmalarının təsiri altında, Yerdəki bütün həyatı ultrabənövşəyi şüaların zərərli təsirlərindən qoruyan bir ozon qalxanı meydana gətirən ozon əmələ gəlir.

Həmyerlimiz, görkəmli bitki fizioloqu K. A. Timiryazev (1843-1920) fotosintezin rolunu “kosmik” adlandırdı, çünki o, Yeri Günəşlə (kosmos) birləşdirərək, planetə enerji axını təmin edir.

Fotosintezin fazaları. Fotosintezin işıq və qaranlıq reaksiyaları, onların əlaqəsi

1905-ci ildə ingilis bitki fizioloqu F.Blekman kəşf etdi ki, fotosintezin sürəti sonsuza qədər arta bilməz, bəzi amil onu məhdudlaşdırır. Buna əsaslanaraq o, fotosintezin iki fazasının mövcudluğunu təklif etdi: işıq və qaranlıq. Aşağı işıq intensivliyində işıq reaksiyalarının sürəti işığın intensivliyinin artmasına mütənasib olaraq artır və əlavə olaraq, bu reaksiyalar temperaturdan asılı deyildir, çünki fermentlərin davam etməsini tələb etmir. Tilakoid membranlarda işıq reaksiyaları baş verir.

Qaranlıq reaksiyaların sürəti, əksinə, artan temperaturla artır, lakin $30°C$ temperatur həddinə çatdıqda bu artım dayanır ki, bu da stromada baş verən bu çevrilmələrin fermentativ təbiətini göstərir. Qeyd etmək lazımdır ki, qaranlıq reaksiyalara qaranlıq adlandırılmasına baxmayaraq, işıq da müəyyən təsir göstərir.

Fotosintezin işıq mərhələsi bir neçə növ protein komplekslərini daşıyan tilakoid membranlarda davam edir, bunlardan əsasları I və II fotosistemlər, həmçinin ATP sintazadır. Fotosistemlərin tərkibinə xlorofillə yanaşı, karotenoidlər də daxil olan piqment kompleksləri daxildir. Karotenoidlər spektrin xlorofilin olmadığı bölgələrində işığı tutur və həmçinin xlorofilin yüksək intensivlikli işıq tərəfindən məhv edilməsindən qoruyur.

Fotosistemlərə piqment komplekslərindən əlavə, elektronları ardıcıl olaraq xlorofil molekullarından bir-birinə ötürən bir sıra elektron qəbuledici zülallar da daxildir. Bu zülalların ardıcıllığına deyilir xloroplast elektron nəqli zənciri.

Xüsusi bir zülal kompleksi də fotosintez zamanı oksigenin buraxılmasını təmin edən fotosistem II ilə əlaqələndirilir. Bu oksigen təkamül edən kompleksin tərkibində manqan və xlor ionları var.

AT işıq mərhələsi tilakoid membranlarda yerləşən xlorofil molekullarına düşən işıq kvantları və ya fotonlar onları daha yüksək elektron enerjisi ilə xarakterizə olunan həyəcanlı vəziyyətə köçürür. Eyni zamanda, fotosistem I xlorofilindən həyəcanlanmış elektronlar bir vasitəçi zənciri vasitəsilə hidrogen daşıyıcısı NADP-ə ötürülür, daha sonra sulu məhlulda həmişə mövcud olan hidrogen protonlarını birləşdirir:

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

Azaldılmış $NADPH + H^(+)$ sonradan qaranlıq mərhələdə istifadə olunacaq. II fotosistemin xlorofilindən olan elektronlar da elektron daşıma zənciri boyunca köçürülür, lakin onlar fotosistem I xlorofilindəki “elektron dəliklərini” doldururlar. II fotosistem xlorofilindəki elektronların çatışmazlığı su molekullarını sudan götürməklə doldurulur. yuxarıda qeyd olunan oksigen azad edən kompleksin iştirakı ilə baş verən molekullar. adlanan su molekullarının parçalanması nəticəsində fotoliz, hidrogen protonları əmələ gəlir və fotosintezin əlavə məhsulu olan molekulyar oksigen ayrılır:

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

Hüceyrədəki genetik məlumat. Genlər, genetik kod və onun xassələri. Biosintetik reaksiyaların matris təbiəti. Zülal və nuklein turşularının biosintezi

Hüceyrədəki genetik məlumat

Öz növünün çoxalması canlının əsas xüsusiyyətlərindən biridir. Bu hadisəyə görə təkcə orqanizmlər arasında deyil, həm də ayrı-ayrı hüceyrələr, eləcə də onların orqanoidləri (mitoxondriya və plastidlər) arasında oxşarlıq var. Bu oxşarlığın maddi əsası DNT-nin təkrarlanması (özünü ikiqat) prosesləri hesabına həyata keçirilən DNT nukleotid ardıcıllığında şifrələnmiş genetik məlumatın ötürülməsidir. Hüceyrələrin və orqanizmlərin bütün xüsusiyyətləri və xüsusiyyətləri strukturu ilk növbədə DNT nukleotid ardıcıllığı ilə təyin olunan zülallar sayəsində həyata keçirilir. Buna görə də metabolik proseslərdə əsas əhəmiyyət kəsb edən nuklein turşularının və zülalların biosintezidir. İrsi məlumatın struktur vahidi gendir.

Genlər, genetik kod və onun xassələri

Hüceyrədəki irsi məlumat monolit deyil, ayrı-ayrı "sözlərə" - genlərə bölünür.

Gen genetik məlumatın əsas vahididir.

Bir neçə ölkədə eyni vaxtda həyata keçirilən və bu əsrin əvvəllərində başa çatdırılan “İnsan Genomu” proqramı üzrə iş bizə belə bir anlayış verdi ki, bir insanda cəmi 25-30 min gen var, lakin bizim əksər genlərimizdən məlumat. DNT heç vaxt oxunmur, çünki tərkibində çoxlu sayda mənasız bölmələr, təkrarlar və insanlar üçün mənasını itirmiş xüsusiyyətləri kodlayan genlər (quyruq, bədən tükləri və s.) var. Bundan əlavə, irsi xəstəliklərin inkişafına cavabdeh olan bir sıra genlər, həmçinin dərmanların hədəf genləri deşifrə edilib. Bununla belə, bu proqramın həyata keçirilməsi zamanı əldə edilən nəticələrin praktiki tətbiqi daha çox insanın genomları deşifrə olunana və onların necə fərqləndiyi aydınlaşana qədər təxirə salınır.

Zülalın, ribosomal və ya transfer RNT-nin əsas strukturunu kodlayan genlər deyilir struktur, və struktur genlərdən məlumatın oxunmasını və ya aktivləşdirilməsini təmin edən genlər - tənzimləyici. Bununla belə, hətta struktur genlər də tənzimləyici bölgələri ehtiva edir.

Orqanizmlərin irsi məlumatları DNT-də nukleotidlərin müəyyən birləşmələri və onların ardıcıllığı şəklində şifrələnir - genetik kod. Onun xassələri bunlardır: üçlük, spesifiklik, universallıq, artıqlıq və üst-üstə düşməmək. Bundan əlavə, genetik kodda durğu işarələri yoxdur.

Hər bir amin turşusu DNT-də üç nukleotidlə kodlanır. üçlü məsələn, metionin TAC üçlüyü, yəni üçlük kodu ilə kodlanır. Digər tərəfdən, hər üçlük yalnız bir amin turşusunu kodlayır ki, bu da onun spesifikliyi və ya birmənalılığıdır. Genetik kod bütün canlı orqanizmlər üçün universaldır, yəni insan zülalları haqqında irsi məlumat bakteriyalar tərəfindən oxuna bilər və əksinə. Bu, üzvi dünyanın mənşəyinin birliyinə dəlalət edir. Bununla belə, üç nukleotidin 64 kombinasiyası yalnız 20 amin turşusuna uyğun gəlir, bunun nəticəsində 2-6 üçlü bir amin turşusunu kodlaya bilir, yəni genetik kod artıqdır və ya degenerasiya olunur. Üç üçlüyün uyğun amin turşuları yoxdur, onlara deyilir kodonları dayandırın, onlar polipeptid zəncirinin sintezinin sonunu qeyd etdikləri üçün.

DNT tripletlərindəki əsasların ardıcıllığı və onların kodlaşdırdıqları amin turşuları

*Polipeptid zəncirinin sintezinin sonunu göstərən kodonu dayandırın.

Amin turşusu adlarının qısaldılması:

Ala - alanin

Arg - arginin

Asn - asparagin

Asp - aspartik turşu

Val - valin

Onun - histidin

Gly - glisin

Gln - qlutamin

Glu - qlutamik turşu

Ile - izolösin

Leu - leysin

Liz - lizin

Meth - metionin

Pro - prolin

Ser - serin

Tyr - tirozin

Tre - treonin

Üç - triptofan

Fen - fenilalanin

cis - sistein

Əgər siz genetik məlumatı tripletdəki birinci nukleotiddən deyil, ikincidən oxumağa başlasanız, o zaman nəinki oxu çərçivəsi dəyişəcək, bu şəkildə sintez olunan zülal təkcə nukleotid ardıcıllığı ilə deyil, həm də struktur baxımından tamamilə fərqli olacaq. və xassələri. Üçlüklər arasında durğu işarələri yoxdur, ona görə də oxu çərçivəsinin yerdəyişməsinə heç bir maneə yoxdur, bu da mutasiyaların baş verməsi və saxlanması üçün geniş imkanlar açır.

Biosintetik reaksiyaların matris təbiəti

Bakterial hüceyrələr hər 20-30 dəqiqədən bir, eukaryotik hüceyrələr isə hər gün və hətta daha tez-tez təkrarlana bilirlər ki, bu da DNT replikasiyasının yüksək sürətini və dəqiqliyini tələb edir. Bundan əlavə, hər bir hüceyrə bir çox zülalın, xüsusən də fermentlərin yüzlərlə və minlərlə nüsxəsini ehtiva edir, buna görə də onların çoxalması üçün onların istehsalının "parça" üsulu qəbuledilməzdir. Daha mütərəqqi bir yol, məhsulun çoxsaylı dəqiq nüsxələrini əldə etməyə və onun dəyərini azaltmağa imkan verən möhürləmədir. Ştamplama üçün təəssürat yaranan bir matris lazımdır.

Hüceyrələrdə matris sintezinin prinsipi ondan ibarətdir ki, zülalların və nuklein turşularının yeni molekulları eyni nuklein turşularının (DNT və ya RNT) əvvəlcədən mövcud olan molekullarının strukturunda müəyyən edilmiş proqrama uyğun olaraq sintez edilir.

Zülal və nuklein turşularının biosintezi

DNT replikasiyası. DNT, monomerləri nukleotidlər olan ikiqat zəncirli biopolimerdir. Əgər DNT biosintezi fotokopiya prinsipinə uyğun aparılarsa, o zaman irsi məlumatda çoxlu təhriflər və səhvlər qaçılmaz olaraq yaranar ki, bu da son nəticədə yeni orqanizmlərin ölümünə səbəb olardı. Buna görə də DNT-nin çoxalma prosesi fərqlidir, yarı mühafizəkar şəkildə: DNT molekulu açılır və zəncirlərin hər birində tamamlayıcılıq prinsipinə uyğun olaraq yeni zəncir sintez olunur. İrsi məlumatın dəqiq surətdə çıxarılmasını və nəsildən-nəslə ötürülməsini təmin edən DNT molekulunun özünü çoxalması prosesi adlanır. replikasiya(latdan. replikasiya- təkrar). Replikasiya nəticəsində hər biri valideynin bir nüsxəsini daşıyan ana DNT molekulunun iki tamamilə dəqiq nüsxəsi əmələ gəlir.

Çoxalma prosesi əslində son dərəcə mürəkkəbdir, çünki orada bir sıra zülallar iştirak edir. Onlardan bəziləri DNT-nin qoşa spiralını açır, digərləri tamamlayıcı zəncirlərin nukleotidləri arasında hidrogen bağlarını qırır, digərləri (məsələn, DNT polimeraza fermenti) tamamlayıcılıq prinsipinə əsasən yeni nukleotidləri seçir və s. bölünmə zamanı təkrarlanma ikiyə ayrılır.yeni əmələ gələn qız hüceyrələr.

Replikasiya prosesində səhvlər olduqca nadirdir, lakin baş verərsə, həm DNT polimerazları, həm də xüsusi təmir fermentləri tərəfindən çox tez aradan qaldırılır, çünki nukleotid ardıcıllığında hər hansı bir səhv zülalın strukturunda və funksiyalarında geri dönməz dəyişikliklərə səbəb ola bilər. və son nəticədə yeni hüceyrənin və ya hətta fərdin həyat qabiliyyətinə mənfi təsir göstərir.

protein biosintezi. XIX əsrin görkəmli filosofu F.Engelsin obrazlı şəkildə dediyi kimi: “Həyat zülal cisimlərinin mövcudluq formasıdır”. Zülal molekullarının quruluşu və xassələri onların ilkin quruluşu, yəni DNT-də kodlanmış amin turşularının ardıcıllığı ilə müəyyən edilir. Yalnız polipeptidin özünün mövcudluğu deyil, həm də bütövlükdə hüceyrənin işləməsi bu məlumatın çoxalmasının düzgünlüyündən asılıdır, buna görə də zülal sintezi prosesi böyük əhəmiyyət kəsb edir. Görünür, hüceyrədə ən mürəkkəb sintez prosesidir, çünki burada üç yüzə qədər müxtəlif ferment və digər makromolekullar iştirak edir. Bundan əlavə, o, daha yüksək dəqiqlik tələb edən yüksək sürətlə axır.

Protein biosintezində iki əsas mərhələ var: transkripsiya və tərcümə.

Transkripsiya(latdan. transkripsiya- yenidən yazma) DNT şablonunda mRNT molekullarının biosintezidir.

DNT molekulunda iki antiparalel zəncir olduğundan, hər iki zəncirdən məlumatın oxunması tamamilə fərqli mRNT-lərin əmələ gəlməsinə səbəb olardı, buna görə də onların biosintezi kodlaşdırma və ya kodogen adlanan zəncirlərdən yalnız birində mümkündür, ikincidən fərqli olaraq, kodlaşdırmayan və ya qeyri-kodogen. Yenidən yazılma prosesi RNT nukleotidlərini tamamlayıcılıq prinsipinə əsasən seçən xüsusi ferment RNT polimeraza tərəfindən təmin edilir. Bu proses həm nüvədə, həm də öz DNT-si olan orqanoidlərdə - mitoxondriya və plastidlərdə baş verə bilər.

Transkripsiya zamanı sintez edilən mRNT molekulları tərcümə üçün mürəkkəb hazırlıq prosesindən keçir (mitoxondrial və plastid mRNT-lər zülal biosintezinin ikinci mərhələsinin baş verdiyi orqanellərin daxilində qala bilər). mRNT-nin yetişməsi prosesində ona ilk üç nukleotid (AUG) və adenil nukleotidlərinin quyruğu bağlanır, uzunluğu müəyyən bir molekulda neçə protein nüsxəsinin sintez oluna biləcəyini müəyyənləşdirir. Yalnız bundan sonra yetkin mRNT-lər nüvə məsamələri vasitəsilə nüvəni tərk edir.

Paralel olaraq sitoplazmada amin turşusunun aktivləşməsi prosesi baş verir, bu müddət ərzində amin turşusu müvafiq sərbəst tRNT-yə bağlanır. Bu proses xüsusi bir ferment tərəfindən kataliz edilir, ATP istehlak edir.

Yayım(latdan. yayım- transfer) genetik məlumatın polipeptid zəncirinin amin turşuları ardıcıllığına çevrildiyi bir mRNA şablonunda bir polipeptid zəncirinin biosintezidir.

Zülal sintezinin ikinci mərhələsi ən çox sitoplazmada, məsələn, kobud endoplazmatik retikulumda baş verir. Onun meydana gəlməsi üçün ribosomların olması, tRNT-nin aktivləşməsi tələb olunur, bu müddət ərzində onlar müvafiq amin turşularını, Mg2+ ionlarının mövcudluğunu, həmçinin optimal ətraf mühit şəraitini (temperatur, pH, təzyiq və s.) təmin edir.

Yayımı başlamaq üçün başlanğıc) ribosomun kiçik bir alt bölməsi sintez üçün hazır olan mRNT molekuluna birləşir və sonra komplementarlıq prinsipinə uyğun olaraq amin turşusu metionini daşıyan tRNT birinci kodona (AUG) seçilir. Yalnız bundan sonra ribosomun böyük alt bölməsi birləşir. Yığılmış ribosomun içərisində iki mRNT kodonu var, onlardan birincisi artıq işğal olunub. Bir amin turşusu da daşıyan ikinci bir tRNT ona bitişik olan kodona bağlanır, bundan sonra fermentlərin köməyi ilə amin turşusu qalıqları arasında peptid bağı yaranır. Ribosom mRNT-nin bir kodonunu hərəkət etdirir; amin turşusundan azad edilən tRNT-nin birincisi növbəti amin turşusu üçün sitoplazmaya qayıdır və gələcək polipeptid zəncirinin bir parçası, sanki, qalan tRNT-də asılır. Növbəti tRNT ribosomun daxilində olan yeni kodona qoşulur, proses təkrarlanır və addım-addım polipeptid zənciri uzanır, yəni. uzanma.

Protein sintezinin sonu xitam) bir amin turşusunu (stop kodonu) kodlaşdırmayan bir mRNT molekulunda xüsusi bir nukleotid ardıcıllığı ilə qarşılaşan kimi baş verir. Bundan sonra ribosom, mRNT və polipeptid zənciri ayrılır və yeni sintez edilən zülal müvafiq quruluşa sahib olur və hüceyrənin öz funksiyalarını yerinə yetirəcəyi hissəsinə daşınır.

Tərcümə çox enerji sərf edən bir prosesdir, çünki bir ATP molekulunun enerjisi bir amin turşusunun tRNT-yə bağlanmasına sərf olunur və daha bir neçəsi ribosomu mRNT molekulu boyunca hərəkət etdirmək üçün istifadə olunur.

Müəyyən zülal molekullarının sintezini sürətləndirmək üçün mRNT molekuluna ardıcıl olaraq bir neçə ribosom birləşdirilə bilər ki, bu da vahid struktur təşkil edir - polisom.

Hüceyrə canlıların genetik vahididir. Xromosomlar, onların quruluşu (forma və ölçü) və funksiyaları. Xromosomların sayı və onların növlərinin sabitliyi. Somatik və cinsi hüceyrələr. Hüceyrənin həyat dövrü: interfaza və mitoz. Mitoz somatik hüceyrələrin bölünməsidir. Meyoz. Mitoz və meyozun mərhələləri. Bitki və heyvanlarda mikrob hüceyrələrinin inkişafı. Hüceyrə bölünməsi orqanizmlərin böyüməsi, inkişafı və çoxalması üçün əsasdır. Meyoz və mitozun rolu

Hüceyrə həyatın genetik vahididir

Nuklein turşularının genetik məlumatın daşıyıcısı olmasına baxmayaraq, bu məlumatın hüceyrədən kənarda həyata keçirilməsi qeyri-mümkündür ki, bu da virusların nümunəsi ilə asanlıqla sübuta yetirilir. Çox vaxt yalnız DNT və ya RNT ehtiva edən bu orqanizmlər öz-özünə çoxala bilməzlər, bunun üçün hüceyrənin irsi aparatından istifadə etməlidirlər. Membran daşıma mexanizmlərindən istifadə edərək və ya hüceyrə zədələnməsi istisna olmaqla, hüceyrənin öz köməyi olmadan hüceyrəyə belə keçə bilmirlər. Virusların əksəriyyəti qeyri-sabitdir, açıq havada bir neçə saat qaldıqdan sonra ölürlər. Buna görə də hüceyrə irsi məlumatın qorunması, dəyişdirilməsi və həyata keçirilməsi, həmçinin nəsillərə ötürülməsi üçün minimum komponentlər dəstinə malik canlının genetik vahididir.

Eukaryotik hüceyrənin genetik məlumatlarının çoxu nüvədə yerləşir. Onun təşkilinin bir xüsusiyyəti ondan ibarətdir ki, prokaryotik hüceyrənin DNT-sindən fərqli olaraq, eukaryotik DNT molekulları qapalı deyil və zülallarla - xromosomlarla mürəkkəb komplekslər əmələ gətirir.

Xromosomlar, onların quruluşu (forma və ölçü) və funksiyaları

Xromosom(yunan dilindən. xrom- rəng, rəng və yayın balığı- bədən) genləri ehtiva edən və orqanizmin əlamətləri və xüsusiyyətləri haqqında müəyyən irsi məlumatları daşıyan hüceyrə nüvəsinin quruluşudur.

Bəzən prokaryotların halqa DNT molekullarına xromosomlar da deyilir. Xromosomlar öz-özünə çoxalma qabiliyyətinə malikdirlər, struktur və funksional fərdiliyə malikdirlər və onu bir sıra nəsillərdə saxlayırlar. Hər bir hüceyrə bədənin bütün irsi məlumatlarını daşıyır, lakin onun yalnız kiçik bir hissəsi işləyir.

Xromosomun əsasını zülallarla dolu ikiqat zəncirli DNT molekulu təşkil edir. Eukariotlarda histon və qeyri-histon zülalları DNT ilə qarşılıqlı əlaqədə olur, prokaryotlarda isə histon zülalları yoxdur.

Xromosomlar hüceyrə bölünməsi zamanı işıq mikroskopu altında ən yaxşı şəkildə görünür, sıxılma nəticəsində onlar ilkin daralma ilə ayrılmış çubuq formalı cisimlər formasını alırlar - sentromer — çiyinlərdə. Xromosom da ola bilər ikincil daralma, bəzi hallarda sözdə ayıran peyk. Xromosomların ucları adlanır telomerlər. Telomerlər xromosomların uclarının bir-birinə yapışmasının qarşısını alır və bölünməyən hüceyrədə onların nüvə membranına yapışmasını təmin edir. Bölünmənin əvvəlində xromosomlar ikiqat artır və iki qız xromosomundan ibarətdir - xromatidlər sentromerə yapışdırılır.

Formasına görə bərabər qollu, qeyri-bərabər qollu və çubuqşəkilli xromosomlar fərqləndirilir. Xromosom ölçüləri əhəmiyyətli dərəcədə dəyişir, lakin orta xromosomun ölçüsü 5 $×$ 1,4 µm təşkil edir.

Bəzi hallarda xromosomlarda çoxsaylı DNT duplikasiyası nəticəsində yüzlərlə və minlərlə xromatidlər olur: belə nəhəng xromosomlar adlanır. polietilen. Onlar Drosophila sürfələrinin tüpürcək vəzilərində, həmçinin yumru qurdların həzm vəzilərində olur.

Xromosomların sayı və onların növlərinin sabitliyi. Somatik və germ hüceyrələr

Hüceyrə nəzəriyyəsinə görə hüceyrə orqanizmin quruluş, həyat və inkişaf vahididir. Beləliklə, canlıların böyüməsi, çoxalması və orqanizmin inkişafı kimi mühüm funksiyaları təmin edilir hüceyrə səviyyəsi. Çoxhüceyrəli orqanizmlərin hüceyrələri somatik və cinsi bölünə bilər.

somatik hüceyrələr mitoz bölünmə nəticəsində əmələ gələn bütün orqanizm hüceyrələridir.

Xromosomların tədqiqi hər bir bioloji növün orqanizminin somatik hüceyrələrinin sabit sayda xromosomlarla xarakterizə olunduğunu müəyyən etməyə imkan verdi. Məsələn, insanda bunlardan 46-sı var.Somatik hüceyrələrin xromosom dəsti adlanır diploid(2n) və ya ikiqat.

cinsi hüceyrələr, və ya gametlər, cinsi çoxalmaya xidmət edən xüsusi hüceyrələrdir.

Gametlərdə həmişə somatik hüceyrələrdəki xromosomların yarısı (insanlarda - 23) olur, buna görə də mikrob hüceyrələrinin xromosom dəsti adlanır. haploid(n) və ya tək. Onun formalaşması meiotik hüceyrə bölünməsi ilə əlaqələndirilir.

Somatik hüceyrələrin DNT-sinin miqdarı 2c, germ hüceyrələrininki isə 1c olaraq təyin olunur. Somatik hüceyrələrin genetik formulu 2n2c, cinsi isə 1n1c kimi yazılır.

Bəzi somatik hüceyrələrin nüvələrində xromosomların sayı onların somatik hüceyrələrdəki sayından fərqli ola bilər. Əgər bu fərq bir, iki, üç və s. haploid dəstlərlə çox olarsa, belə hüceyrələr deyilir poliploid(müvafiq olaraq tri-, tetra-, pentaploid). Belə hüceyrələrdə metabolik proseslər adətən çox intensiv olur.

Xromosomların sayı özlüyündə növə xas əlamət deyil, çünki müxtəlif orqanizmlərdə eyni sayda xromosom ola bilər, əlaqəli olanlar isə fərqli saylara malik ola bilər. Məsələn, malyariya plazmodiumunda və at yuvarlaq qurdunda iki, insanlarda və şimpanzelərdə isə müvafiq olaraq 46 və 48 xromosom var.

İnsan xromosomları iki qrupa bölünür: autosomlar və cinsi xromosomlar (heteroxromosomlar). Avtosom insan somatik hüceyrələrində 22 cüt var, onlar kişilər və qadınlar üçün eynidir və cinsi xromosomlar yalnız bir cüt, ancaq fərdin cinsini təyin edən odur. Cinsi xromosomların iki növü var - X və Y. Qadın orqanının hüceyrələri iki X xromosomunu, kişilər isə X və Y xromosomunu daşıyır.

Karyotip- bu, orqanizmin xromosom dəstinin əlamətlər toplusudur (xromosomların sayı, onların forması və ölçüsü).

Karyotipin şərti qeydinə daxildir ümumi xromosomlar, cinsi xromosomlar və xromosomlar dəstində mümkün sapmalar. Məsələn, normal kişinin karyotipi 46,XY, normal qadının karyotipi isə 46,XX kimi yazılır.

Hüceyrənin həyat dövrü: interfaza və mitoz

Hüceyrələr hər dəfə yeni yaranmır, yalnız ana hüceyrələrin bölünməsi nəticəsində əmələ gəlir. Ayrıldıqdan sonra qız hüceyrələr orqanoidləri əmələ gətirmək və müəyyən bir funksiyanın yerinə yetirilməsini təmin edəcək uyğun quruluşa sahib olmaq üçün bir qədər vaxt tələb edir. Bu müddət adlanır yetişmə.

Bölünmə nəticəsində hüceyrənin yaranmasından onun bölünməsinə və ya ölümünə qədər olan müddətə deyilir həyat dövrü hüceyrələr.

Eukaryotik hüceyrələrdə həyat dövrü iki əsas mərhələyə bölünür: interfaza və mitoz.

İnterfaza- bu, hüceyrənin bölünmədiyi və normal fəaliyyət göstərdiyi həyat dövrünün müddətidir. İnterfaza üç dövrə bölünür: G 1 -, S- və G 2 - dövrlər.

G 1 -dövr(presintetik, postmitotik) hüceyrə böyüməsi və inkişafı dövrüdür, bu müddət ərzində yeni əmələ gələn hüceyrənin tam həyat təminatı üçün zəruri olan RNT, zülal və digər maddələrin aktiv sintezi baş verir. Bu müddətin sonunda hüceyrə DNT duplikasiyasına hazırlaşmağa başlaya bilər.

AT S-dövrü(sintetik) DNT replikasiyası prosesi baş verir. Xromosomun təkrarlanmaya məruz qalmayan yeganə hissəsi sentromerdir, buna görə də yaranan DNT molekulları tamamilə ayrılmır, lakin orada bərkidilir və bölünmənin əvvəlində xromosom X formalı bir görünüşə malikdir. DNT duplikasiyasından sonra hüceyrənin genetik formulu 2n4c-dir. Həmçinin S-dövrdə hüceyrə mərkəzinin sentriollarının ikiqat artması baş verir.

G 2 -dövr(postsintetik, premitotik) hüceyrənin bölünməsi prosesi üçün zəruri olan RNT, zülal və ATP-nin intensiv sintezi, həmçinin sentriolların, mitoxondrilərin və plastidlərin ayrılması ilə xarakterizə olunur. İnterfazanın sonuna qədər xromatin və nüvəcik aydın şəkildə fərqlənir, nüvə membranının bütövlüyü pozulmur və orqanoidlər dəyişmir.

Bədən hüceyrələrinin bəziləri orqanizmin həyatı boyu öz funksiyalarını yerinə yetirə bilirlər (beynimizin neyronları, ürəyin əzələ hüceyrələri), digərləri isə qısa müddət ərzində mövcuddur, bundan sonra isə ölürlər (bağırsaq epitelinin hüceyrələri). , dərinin epidermisinin hüceyrələri). Nəticə etibarı ilə bədəndə ölüləri əvəz edəcək hüceyrələrin bölünməsi və yeni hüceyrələrin əmələ gəlməsi prosesləri daim baş verməlidir. Bölünməyə qadir olan hüceyrələr deyilir kök. İnsan orqanizmində onlar qırmızı sümük iliyində, dərinin epidermisinin dərin qatlarında və başqa yerlərdə olur. Bu hüceyrələrdən istifadə edərək, yeni bir orqan yetişdirə, cavanlaşa, həmçinin bədəni klonlaya bilərsiniz. Kök hüceyrələrin istifadə perspektivləri kifayət qədər aydındır, lakin bu problemin mənəvi və etik aspektləri hələ də müzakirə olunur, çünki əksər hallarda abort zamanı öldürülən insan döllərindən alınan embrion kök hüceyrələrdən istifadə olunur.

Bitki və heyvan hüceyrələrində interfazanın müddəti orta hesabla 10-20 saat, mitoz isə təxminən 1-2 saat davam edir.

Çoxhüceyrəli orqanizmlərdə ardıcıl bölünmə zamanı qız hüceyrələr getdikcə müxtəlifləşir, çünki onlar artan sayda genlərdən məlumat oxuyurlar.

Bəzi hüceyrələr sonda bölünməyi dayandırır və ölür, bu, dərinin və qan hüceyrələrinin epidermal hüceyrələrində olduğu kimi müəyyən funksiyaların yerinə yetirilməsi və ya ətraf mühit faktorları, xüsusən də patogenlər tərəfindən bu hüceyrələrin zədələnməsi ilə əlaqədar ola bilər. Genetik olaraq proqramlaşdırılmış hüceyrə ölümü adlanır apoptoz təsadüfi ölüm isə nekroz.

Mitoz somatik hüceyrələrin bölünməsidir. Mitozun mərhələləri

Mitoz- somatik hüceyrələrin dolayı bölünməsi üsulu.

Mitoz zamanı hüceyrə bir sıra ardıcıl fazalardan keçir, bunun nəticəsində hər bir qız hüceyrəsi ana hüceyrədəki kimi eyni xromosom dəstini alır.

Mitoz dörd əsas fazaya bölünür: profilaktika, metafaza, anafaza və telofaza. Profaza- mitozun ən uzun mərhələsi, bu müddət ərzində xromatin kondensasiyası baş verir, nəticədə iki xromatiddən (qız xromosomları) ibarət X formalı xromosomlar görünür. Bu zaman nüvəcik yox olur, sentriollar hüceyrənin qütblərinə doğru ayrılır və mikrotubulların akromatin mili (mil) əmələ gəlməyə başlayır. Profazanın sonunda nüvə membranı ayrı-ayrı veziküllərə parçalanır.

AT metafaza xromosomlar hüceyrənin ekvatoru boyunca sentromerləri ilə düzülür, onlara tam formalaşmış bölünmə mili mikrotubulları bağlanır. Bölünmənin bu mərhələsində xromosomlar ən sıx və var xarakterik forma, bu, karyotipi öyrənməyə imkan verir.

AT anafaza sentromerlərdə sürətli DNT replikasiyası baş verir, bunun nəticəsində xromosomlar parçalanır və xromatidlər mikrotubullarla uzanan hüceyrənin qütblərinə doğru ayrılır. Xromatidlərin paylanması tamamilə bərabər olmalıdır, çünki bədənin hüceyrələrində xromosomların sayının sabitliyini qoruyan bu prosesdir.

Səhnədə telofaza qız xromosomları qütblərdə toplanır, despirallaşır, onların ətrafında veziküllərdən nüvə zərfləri əmələ gəlir və yeni yaranan nüvələrdə nüvələr meydana çıxır.

Nüvənin bölünməsindən sonra sitoplazmanın bölünməsi baş verir - sitokinez, bu müddət ərzində ana hüceyrənin bütün orqanoidlərinin az-çox vahid paylanması baş verir.

Beləliklə, mitoz nəticəsində hər biri ana hüceyrənin (2n2c) genetik surəti olan bir ana hüceyrədən iki qız hüceyrə əmələ gəlir.

Bədənin xəstə, zədələnmiş, qocalmış hüceyrələrində və ixtisaslaşmış toxumalarında bir qədər fərqli bölünmə prosesi baş verə bilər - amitoz. Amitoz hüceyrə komponentləri qeyri-bərabər paylandığı üçün genetik ekvivalent hüceyrələrin əmələ gəlmədiyi eukaryotik hüceyrələrin birbaşa bölünməsi adlanır. Bitkilərdə endospermdə və heyvanlarda qaraciyərdə, qığırdaqda və gözün buynuz qişasında olur.

Meyoz. Meyozun fazaları

Meyoz- bu, ilkin germ hüceyrələrinin (2n2c) dolayı bölünməsi üsuludur, bunun nəticəsində haploid hüceyrələr (1n1c), əksər hallarda cinsi hüceyrələr əmələ gəlir.

Mitozdan fərqli olaraq, meyoz iki ardıcıl hüceyrə bölünməsindən ibarətdir, hər birindən əvvəl bir interfaza var. Meyozun birinci bölünməsi (meyoz I) adlanır azalma, çünki bu vəziyyətdə xromosomların sayı iki dəfə azalır və ikinci bölünmə (meiosis II) - bərabərlik, çünki onun prosesində xromosomların sayı qorunur.

Faza I mitozun interfazasına bənzər şəkildə davam edir. Meioz I dörd fazaya bölünür: profilaktika I, metafaza I, anafaza I və telofaza I. profilaktika Iİki əsas proses baş verir: konjugasiya və keçid. Konjuqasiya- bu, bütün uzunluğu boyunca homoloji (qoşalaşmış) xromosomların birləşmə prosesidir. Konjuqasiya zamanı əmələ gələn cüt xromosomlar I metafazanın sonuna qədər saxlanılır.

Keçid- homoloji xromosomların homoloji bölgələrinin qarşılıqlı mübadiləsi. Krossinqover nəticəsində orqanizmin hər iki valideyndən aldığı xromosomlar yeni gen birləşmələri əldə edir ki, bu da genetik cəhətdən müxtəlif nəslin yaranmasına səbəb olur. Profaza I-in sonunda, mitozun profilaktika fazasında olduğu kimi, nüvəcik yox olur, sentriollar hüceyrənin qütblərinə doğru ayrılır və nüvə zərfi parçalanır.

AT metafaza I cüt xromosomlar hüceyrənin ekvatoru boyunca düzülür, parçalanma milinin mikrotubulları sentromerlərinə yapışdırılır.

AT anafaza I iki xromatiddən ibarət bütöv homoloji xromosomlar qütblərə doğru ayrılır.

AT telofaza I hüceyrənin qütblərindəki xromosom qruplarının ətrafında nüvə membranları, nüvəciklər əmələ gəlir.

Sitokinez I qız hüceyrələrinin sitoplazmalarının bölünməsini təmin edir.

Meyoz I (1n2c) nəticəsində əmələ gələn qız hüceyrələr genetik cəhətdən heterojendir, çünki onların hüceyrənin qütblərinə təsadüfi səpələnmiş xromosomlarında qeyri-bərabər genlər var.

Mitoz və meyozun müqayisəli xüsusiyyətləri

İnterfaza IIçox qısa, çünki DNT-nin ikiqat artması onda baş vermir, yəni S-dövrü yoxdur.

Meioz II həmçinin dörd fazaya bölünür: profilaktika II, metafaza II, anafaza II və telofaza II. AT profilaktika II konyuqasiya və krossinq-over istisna olmaqla, I profazada olduğu kimi eyni proseslər baş verir.

AT metafaza II Xromosomlar hüceyrənin ekvatoru boyunca yerləşir.

AT anafaza II Xromosomlar sentromerdə parçalanır və xromatidlər qütblərə doğru uzanır.

AT telofaza II nüvə membranları və nukleollar qız xromosomlarının çoxluqları ətrafında əmələ gəlir.

sonra sitokinez II bütün dörd qız hüceyrəsinin genetik düsturu 1n1c-dir, lakin onların hamısında fərqli genlər dəsti var ki, bu da qız hüceyrələrində ana və ata xromosomlarının kəsişməsi və təsadüfi birləşməsinin nəticəsidir.

Bitki və heyvanlarda mikrob hüceyrələrinin inkişafı

Gametogenez(yunan dilindən. gamet- arvad, gametlər- ər və genezis- mənşə, baş vermə) yetkin mikrob hüceyrələrinin əmələ gəlməsi prosesidir.

Cinsi çoxalma ən çox iki fərddən - qadın və kişidən fərqli cinsi hüceyrələr - yumurta və sperma tələb etdiyindən, bu gametlərin formalaşması prosesləri fərqli olmalıdır.

Prosesin xarakteri həm də onun bitki və ya heyvan hüceyrəsində baş verməsindən çox asılıdır, çünki bitkilərdə gametlərin əmələ gəlməsi zamanı yalnız mitoz, heyvanlarda isə həm mitoz, həm də meyoz baş verir.

Bitkilərdə mikrob hüceyrələrinin inkişafı. Anjiyospermlərdə kişi və dişi mikrob hüceyrələrinin əmələ gəlməsi çiçəyin müxtəlif hissələrində - müvafiq olaraq erkəkciklərdə və pistillərdə baş verir.

Kişi germ hüceyrələrinin meydana gəlməsindən əvvəl - mikroqametogenez(yunan dilindən. mikros- kiçik) - baş verir mikrosporogenez, yəni erkəkciklərin anterlərində mikrosporların əmələ gəlməsi. Bu proses ana hüceyrənin meyotik bölünməsi ilə əlaqələndirilir və nəticədə dörd haploid mikrospor meydana gəlir. Mikroqametogenez mikrosporların mitotik bölünməsi ilə əlaqələndirilir, iki hüceyrədən ibarət kişi gametofitini verir - böyük vegetativ(sifonogen) və dayazdır generativ. Bölündükdən sonra erkək gametofit sıx qabıqlarla örtülür və polen taxılını əmələ gətirir. Bəzi hallarda, hətta polen yetişmə prosesində və bəzən yalnız pistilin damğasına keçdikdən sonra, generativ hüceyrə iki hərəkətsiz kişi cinsi hüceyrəsinin meydana gəlməsi ilə mitotik bölünür - sperma. Tozlanmadan sonra vegetativ hüceyrədən polen borusu əmələ gəlir ki, bu boru vasitəsilə sperma mayalanma üçün pistilin yumurtalığına nüfuz edir.

Bitkilərdə qadın cinsiyyət hüceyrələrinin inkişafına deyilir meqaqametogenez(yunan dilindən. megas- böyük). Bundan əvvəl olan pistilin yumurtalığında meydana gəlir meqasporogenez, bunun nəticəsində nüvədə yatan meqasporun ana hüceyrəsindən meyoz bölünmə yolu ilə dörd meqaspor əmələ gəlir. Meqasporlardan biri mitotik olaraq üç dəfə bölünərək səkkiz nüvəli rüşeym kisəsi olan qadın gametofitini əmələ gətirir. Qız hüceyrələrinin sitoplazmalarının sonrakı təcrid edilməsi ilə nəticələnən hüceyrələrdən biri yumurtaya çevrilir, yanlarında sinergidlər adlanır, embrion kisəsinin əks ucunda və mərkəzdə üç antipod əmələ gəlir. , iki haploid nüvənin birləşməsi nəticəsində diploid mərkəzi hüceyrə əmələ gəlir.

Heyvanlarda germ hüceyrələrinin inkişafı. Heyvanlarda germ hüceyrələrinin əmələ gəlməsinin iki prosesi fərqlənir - spermatogenez və oogenez.

spermatogenez(yunan dilindən. sperma, sperma- toxum və genezis- mənşə, meydana gəlmə) yetkin kişi cinsi hüceyrələrinin - spermatozoidlərin əmələ gəlməsi prosesidir. İnsanlarda xayalarda və ya xayalarda baş verir və dörd dövrə bölünür: çoxalma, böyümə, yetişmə və formalaşma.

AT çoxalma mövsümü ibtidai mikrob hüceyrələri mitotik şəkildə bölünür, nəticədə diploid əmələ gəlir spermatoqoniya. AT böyümə dövrü spermatoqoniya sitoplazmada qida toplayır, ölçüsünü artırır və çevrilir ilkin spermatositlər, və ya 1-ci dərəcəli spermatositlər. Yalnız bundan sonra onlar meioza keçirlər ( yetişmə dövrü), ilk olaraq iki nəticə verir ikincili spermatosit, və ya 2-ci dərəcəli spermatosit, və sonra - kifayət qədər böyük miqdarda sitoplazmaya malik dörd haploid hüceyrə - spermatidlər. AT formalaşma dövrü onlar sitoplazmanın demək olar ki, hamısını itirir və spermatozoidə çevrilərək bayraq əmələ gətirirlər.

spermatozoidlər, və ya saqqızlar, - baş, boyun və quyruğu olan çox kiçik mobil kişi cinsi hüceyrələri.

AT baş, əsas istisna olmaqla, edir akrozom- gübrələmə zamanı yumurtanın membranlarının əriməsini təmin edən dəyişdirilmiş Golgi kompleksi. AT boyun hüceyrə mərkəzinin sentriolları və əsası var at quyruğu spermatozoidlərin hərəkətini birbaşa dəstəkləyən mikrotubullar əmələ gətirir. O, həmçinin spermanı hərəkət üçün ATP enerjisi ilə təmin edən mitoxondriləri ehtiva edir.

Ovogenez(yunan dilindən. BMT- yumurta və genezis- mənşə, baş vermə) yetkin qadın cinsi hüceyrələrinin - yumurtaların əmələ gəlməsi prosesidir. İnsanlarda yumurtalıqlarda baş verir və üç dövrdən ibarətdir: çoxalma, böyümə və yetişmə. Spermatogenezdə olduğu kimi çoxalma və böyümə dövrləri hətta intrauterin inkişaf zamanı da baş verir. Eyni zamanda mitoz nəticəsində ilkin cinsi hüceyrələrdən diploid hüceyrələr əmələ gəlir. oogonia sonra diploid birinciliyə çevrilir oositlər, və ya 1-ci dərəcəli oositlər. Meyoz və sonrakı sitokinezdə meydana gəlir yetişmə dövrü, ana hüceyrənin sitoplazmasının qeyri-bərabər bölünməsi ilə xarakterizə olunur ki, nəticədə əvvəlcə biri alınır. ikincili oosit, və ya oosit 2-ci sıra, və ilk qütb bədəni, və sonra ikincil oositdən - qida maddələrinin bütün ehtiyatını saxlayan yumurta və ikinci qütb bədəni, birinci qütb bədəni isə ikiyə bölünür. Qütb cisimləri artıq genetik materialı götürür.

İnsanlarda yumurta 28-29 gün ara ilə istehsal olunur. Yumurtaların yetişməsi və sərbəst buraxılması ilə əlaqəli dövrə menstruasiya dövrü deyilir.

yumurta- yalnız haploid xromosom dəstini deyil, həm də embrionun sonrakı inkişafı üçün əhəmiyyətli bir qida tədarükü daşıyan böyük bir qadın germ hüceyrəsi.

Məməlilərdə yumurta dörd membranla örtülmüşdür ki, bu da müxtəlif amillərin təsirindən zədələnmə ehtimalını azaldır. İnsanlarda yumurtanın diametri 150-200 mikrona çatır, dəvəquşuda isə bir neçə santimetrə çata bilər.

Hüceyrə bölünməsi orqanizmlərin böyüməsi, inkişafı və çoxalması üçün əsasdır. Mitoz və meyozun rolu

Əgər birhüceyrəli orqanizmlərdə hüceyrə bölünməsi fərdlərin sayının artmasına, yəni çoxalmaya gətirib çıxarırsa, çoxhüceyrəli orqanizmlərdə bu proses fərqli məna kəsb edə bilər. Beləliklə, ziqotdan başlayaraq embrionun hüceyrə bölünməsi bir-biri ilə əlaqəli böyümə və inkişaf proseslərinin bioloji əsasını təşkil edir. Bənzər dəyişikliklər insanlarda da müşahidə olunur yeniyetməlik hüceyrələrin sayı nəinki artdıqda, həm də bədəndə keyfiyyət dəyişikliyi baş verir. Çoxhüceyrəli orqanizmlərin çoxalması həm də hüceyrə bölünməsinə əsaslanır, məsələn, cinsiyyətsiz çoxalma zamanı bu proses sayəsində bədənin bir hissəsindən bütün bədən bərpa olunur, cinsi çoxalma zamanı isə gametogenez zamanı cinsi hüceyrələr əmələ gəlir, sonradan yeni orqanizm. Qeyd etmək lazımdır ki, eukaryotik hüceyrələrin bölünməsinin əsas üsulları - mitoz və meyoz - orqanizmlərin həyat dövrlərində fərqli əhəmiyyətə malikdir.

Mitoz nəticəsində qız hüceyrələri arasında irsi materialın vahid paylanması - ananın dəqiq nüsxələri var. Mitoz olmadan tək hüceyrədən, ziqotdan inkişaf edən çoxhüceyrəli orqanizmlərin mövcudluğu və böyüməsi qeyri-mümkün olardı, çünki belə orqanizmlərin bütün hüceyrələri eyni genetik məlumatı ehtiva etməlidir.

Bölünmə prosesində qız hüceyrələr struktur və funksiyalarında getdikcə daha müxtəlif olur ki, bu da hüceyrələrarası qarşılıqlı təsir nəticəsində onlarda yeni gen qruplarının aktivləşməsi ilə əlaqələndirilir. Beləliklə, bir orqanizmin inkişafı üçün mitoz lazımdır.

Hüceyrə bölünməsinin bu üsulu zədələnmiş toxumaların, eləcə də orqanların aseksual çoxalması və bərpası (bərpası) prosesləri üçün lazımdır.

Meyoz, öz növbəsində, cinsi çoxalma zamanı karyotipin sabitliyini təmin edir, çünki cinsi çoxalmadan əvvəl xromosom dəstinin yarısını azaldır, sonra isə mayalanma nəticəsində bərpa olunur. Bundan əlavə, meiosis, qız hüceyrələrində xromosomların kəsişməsi və təsadüfi birləşməsi səbəbindən valideyn genlərinin yeni birləşmələrinin meydana gəlməsinə səbəb olur. Bunun sayəsində nəsil genetik cəhətdən müxtəlifdir, bu, təbii seçim üçün material verir və təkamülün maddi əsasını təşkil edir. Xromosomların sayının, formasının və ölçüsünün dəyişməsi bir tərəfdən orqanizmin inkişafında müxtəlif sapmaların yaranmasına və hətta onun ölümünə, digər tərəfdən isə fərdlərin yaranmasına səbəb ola bilər. mühitə daha çox uyğunlaşır.

Beləliklə, hüceyrə orqanizmlərin böyümə, inkişaf və çoxalma vahididir.

İnsanın sahib olduğu ən dəyərli şey onundur öz həyatı və yaxınlarının həyatı. Yer üzündə ən qiymətli şey ümumiyyətlə həyatdır. Həyatın əsası, bütün canlı orqanizmlərin əsası isə hüceyrələrdir. Yerdəki həyatın hüceyrə quruluşuna malik olduğunu söyləyə bilərik. Buna görə bilmək çox vacibdir hüceyrələrin necə təşkil edildiyi. Hüceyrələrin quruluşunu sitologiya - hüceyrələr haqqında elm öyrənir. Lakin hüceyrə anlayışı bütün bioloji fənlər üçün lazımdır.

Hüceyrə nədir?

Konsepsiya tərifi

Hüceyrə - bu, bütün canlıların irsi məlumatları ehtiva edən, membran membranından, sitoplazmadan və orqanellərdən ibarət olan, saxlamaq, mübadilə etmək, çoxalmaq və inkişaf etdirmək qabiliyyətinə malik olan struktur, funksional və genetik vahiddir. © Sazonov V.F., 2015. © kineziolog.bodhy.ru, 2015..

Hüceyrənin bu tərifi qısa olsa da, tamdır. Hüceyrə universallığının 3 aspektini əks etdirir: 1) struktur, yəni. struktur vahidi kimi, 2) funksional, yəni. fəaliyyət vahidi kimi, 3) genetik, yəni. irsiyyət və nəsil dəyişmə vahidi kimi. Əhəmiyyətli bir xüsusiyyət hüceyrə, onda nuklein turşusu - DNT şəklində irsi məlumatın olmasıdır. Tərif hüceyrə quruluşunun ən mühüm xüsusiyyətini də əks etdirir: hüceyrəni və onun mühitini məhdudlaşdıran xarici membranın (plazmolemma) olması. VƏ, nəhayət, həyatın 4 ən mühüm əlaməti: 1) homeostazın saxlanması, yəni. daxili mühitin onun daimi yenilənməsi şəraitində sabitliyi, 2) xarici mühitlə maddə, enerji və məlumat mübadiləsi, 3) çoxalma qabiliyyəti, yəni. özünü çoxaltmağa, çoxalmağa, 4) inkişaf etmək qabiliyyətinə, yəni. böyüməyə, fərqlənməyə və formalaşmağa.

Daha qısa, lakin natamam tərif: Hüceyrə həyatın elementar (ən kiçik və ən sadə) vahididir.

Hüceyrənin daha dolğun tərifi:

Hüceyrə - sitoplazmanı, nüvəni və orqanoidləri əmələ gətirən aktiv membranla məhdudlaşan biopolimerlərin nizamlı, strukturlaşdırılmış sistemidir. Bu biopolimer sistemi bütövlükdə bütün sistemi qoruyan və çoxaldan bir metabolik, enerji və informasiya prosesində iştirak edir.

Tekstil quruluşuna, funksiyasına və mənşəyinə görə oxşar olan, ümumi funksiyaları birgə yerinə yetirən hüceyrələr toplusudur. İnsanlarda dörd əsas toxuma qrupunun (epitelial, birləşdirici, əzələ və sinir) bir hissəsi olaraq 200-ə yaxın müxtəlif növ ixtisaslaşmış hüceyrələr mövcuddur [Faler DM, Shields D. Molecular cell biology: A guide for the doctors. / Per. ingilis dilindən. - M.: BINOM-Press, 2004. - 272 s.].

Toxumalar da öz növbəsində orqanlar, orqanlar isə orqan sistemlərini əmələ gətirir.

Canlı orqanizm hüceyrədən başlayır. Hüceyrədən kənarda həyat yoxdur, yalnız hüceyrənin xaricində həyat molekullarının, məsələn, viruslar şəklində müvəqqəti mövcudluğu mümkündür. Ancaq aktiv mövcudluq və çoxalma üçün hətta viruslar da hüceyrələrə, hətta yadlara da ehtiyac duyur.

Hüceyrə quruluşu

Aşağıdakı şəkildə 6 bioloji obyektin struktur diaqramları göstərilir. “Hüceyrə” anlayışını təyin etmək üçün iki varianta görə onlardan hansının hüceyrə sayıla biləcəyini, hansının isə mümkün olmadığını təhlil edin. Cavabınızı cədvəl şəklində təqdim edin:

Elektron mikroskop altında hüceyrənin quruluşu

Membran

Hüceyrənin ən əhəmiyyətli universal quruluşu hüceyrə membranı (sinonimi: plazma membranı), hüceyrəni nazik bir film şəklində əhatə edir. Membran hüceyrə ilə onun mühiti arasındakı əlaqəni tənzimləyir, yəni: 1) hüceyrənin tərkibini xarici mühitdən qismən ayırır, 2) hüceyrənin tərkibini xarici mühitlə əlaqələndirir.

Əsas

İkinci ən vacib və universal hüceyrə quruluşu nüvədir. Hüceyrə membranından fərqli olaraq bütün hüceyrələrdə tapılmır, ona görə də onu ikinci yerə qoyuruq. Nüvədə ikiqat zəncirli DNT (dezoksiribonuklein turşusu) olan xromosomlar var. DNT bölmələri xəbərçi RNT-nin qurulması üçün şablonlardır ki, bu da öz növbəsində sitoplazmada bütün hüceyrə zülallarının qurulması üçün şablon kimi xidmət edir. Beləliklə, nüvədə, sanki, bütün hüceyrə zülallarının quruluşunun "rəsmləri" var.

sitoplazma

Bu hüceyrədaxili membranlarla bölmələrə bölünmüş hüceyrənin yarı maye daxili mühitidir. Adətən müəyyən bir formanı saxlamaq üçün bir sitoskeletə malikdir və daimi hərəkətdədir. Sitoplazmada orqanoidlər və daxilolmalar var.

Üçüncü yerdə, öz membranına sahib ola bilən və orqanellər adlanan bütün digər hüceyrə quruluşlarını qoya bilərsiniz.

Orqanoidlər daimi, mütləq olaraq xüsusi funksiyaları yerinə yetirən və müəyyən bir quruluşa malik olan hüceyrə strukturlarıdır. Quruluşuna görə orqanellər iki qrupa bölünə bilər: membranlı, mütləq membranları ehtiva edən və membran olmayan. Öz növbəsində, membran orqanoidləri tək membranlı ola bilər - əgər onlar bir membran və iki membrandan əmələ gəlirsə - orqanoidlərin qabığı ikiqatdırsa və iki membrandan ibarətdirsə.

Daxiletmələr

Daxiletmələr, tərkibində görünən və maddələr mübadiləsi prosesində yox olan qeyri-daimi hüceyrə strukturlarıdır. 4 növ daxilolma var: trofik (qidalı maddələrin tədarükü ilə), sekretor (sirr ehtiva edən), ifrazat (tərkibində "buraxmaq üçün" maddələr olan) və piqment (tərkibində piqmentlər - rəngləyici maddələr).

Hüceyrə strukturları, o cümlədən orqanoidlər ( )

Daxiletmələr . Onlar orqanoid deyillər. Daxiletmələr, tərkibində görünən və maddələr mübadiləsi prosesində yox olan qeyri-daimi hüceyrə strukturlarıdır. 4 növ daxilolma var: trofik (qidalı maddələrin tədarükü ilə), sekretor (sirr ehtiva edən), ifrazat (tərkibində "buraxmaq üçün" maddələr olan) və piqment (tərkibində piqmentlər - rəngləyici maddələr).

1. (plazmolemma).
2. Nükleollu nüvə .
3. Endoplazmik retikulum : kobud (dənəvər) və hamar (aqranulyar).
4. Golgi kompleksi (aparat) .
5. Mitoxondriya .
6. Ribosomlar .
7. Lizosomlar . Lizosomlar (qr. lysis - “parçalanma, ərimə, çürümə” və soma - “bədən” sözlərindən) diametri 200-400 mikron olan veziküllərdir.
8. Peroksizomlar . Peroksizomlar 0,1-1,5 mikron diametrli, membranla əhatə olunmuş mikroorqanizmlərdir (veziküllər).
9. Proteazomlar . Proteazomlar zülalları parçalamaq üçün xüsusi orqanoidlərdir.
10. faqosomlar .
11. Mikrofilamentlər . Hər bir mikrofilament qlobular aktin zülal molekullarından ibarət ikiqat spiraldır. Buna görə də, hətta qeyri-əzələ hüceyrələrində də aktinin tərkibi bütün zülalların 10% -ə çatır.
12. Aralıq filamentlər . Onlar sitoskeletonun tərkib hissəsidir. Onlar mikrofilamentlərdən daha qalındır və toxumalara xas təbiətə malikdir:
13. mikrotubullar . Mikrotubullar hüceyrədə sıx bir şəbəkə əmələ gətirir. Mikrotubulun divarı tubulin zülalının tək qat qlobulyar alt bölmələrindən ibarətdir. Kesiti bir halqa meydana gətirən 13 belə alt bölməni göstərir.
14. Hüceyrə Mərkəzi .
15. plastidlər .
16. Vakuollar . Vakuollar tək membranlı orqanoidlərdir. Onlar membran "çənləri", üzvi və qeyri-üzvi maddələrin sulu məhlulları ilə doldurulmuş baloncuklardır.
17. Kirpiklər və flagella (xüsusi orqanoidlər) . Onlar 2 hissədən ibarətdir: sitoplazmada yerləşən bazal gövdə və aksonem - hüceyrə səthindən yuxarıda olan, xaricdən membranla örtülmüş çıxıntı. Onlar hüceyrənin hərəkətini və ya mühitin hüceyrə üzərində hərəkətini təmin edirlər.

Biologiya(yunan bios - həyat, logos - təlim sözlərindən) canlı orqanizmləri və təbiət hadisələrini öyrənən elmdir.

Biologiyanın mövzusu Yer kürəsində yaşayan canlı orqanizmlərin müxtəlifliyidir.

vəhşi təbiətin xüsusiyyətləri. Bütün canlı orqanizmlərin bir sıra var ümumi xüsusiyyətlər və onları cansız təbiət cisimlərindən fərqləndirən xüsusiyyətlər. Bunlar struktur xüsusiyyətləri, maddələr mübadiləsi, hərəkət, böyümə, çoxalma, qıcıqlanma, özünü tənzimləmədir. Canlı maddənin sadalanan xüsusiyyətlərinin hər biri üzərində dayanaq.

Yüksək sifarişli quruluş. Canlı orqanizmlər cansız maddələrdən daha yüksək təşkilatlanma səviyyəsinə malik kimyəvi maddələrdən ibarətdir. Bütün orqanizmlərin xüsusi struktur planı var - hüceyrəli və ya hüceyrəsiz (viruslar).

Maddələr mübadiləsi və enerji- bu, tənəffüs, qidalanma, ifrazat proseslərinin məcmusudur ki, bunun vasitəsilə orqanizm xarici mühitdən ehtiyac duyduğu maddələri və enerjini alır, onları öz orqanizminə çevirir və toplayır və tullantıları ətraf mühitə buraxır.

Qıcıqlanma bədənin ətraf mühitdəki dəyişikliklərə reaksiyasıdır, dəyişən şərtlərə uyğunlaşmağa və sağ qalmağa kömək edir. Bir iynə ilə vurulduqda, insan əlini geri çəkir və hidra topa çevrilir. Bitkilər işığa tərəf dönür, amöba isə duz kristalından uzaqlaşır.

Böyümə və inkişaf. Canlı orqanizmlər qida maddələrinin qəbulu hesabına böyüyür, ölçüləri artır, inkişaf edir, dəyişir.

reproduksiya- canlının özünü çoxaltmaq qabiliyyəti. Çoxalma irsi məlumatların ötürülməsi fenomeni ilə əlaqələndirilir və canlıların ən xarakterik xüsusiyyətidir. İstənilən orqanizmin həyatı məhduddur, lakin çoxalma nəticəsində canlı maddə “ölməz” olur.

Hərəkət. Orqanizmlər az və ya çox aktiv hərəkətə qadirdirlər. Bu, həyatın açıq əlamətlərindən biridir. Hərəkət həm bədən daxilində, həm də hüceyrə səviyyəsində baş verir.

Özünütənzimləmə. Canlıların ən xarakterik xüsusiyyətlərindən biri, dəyişən xarici şəraitdə orqanizmin daxili mühitinin sabitliyidir. Bədən temperaturu, təzyiq, qazlarla doyma, maddələrin konsentrasiyası və s. tənzimlənir.Özünütənzimləmə hadisəsi təkcə bütün orqanizm səviyyəsində deyil, həm də hüceyrə səviyyəsində həyata keçirilir. Bundan əlavə, canlı orqanizmlərin fəaliyyətinə görə, özünütənzimləmə də bütövlükdə biosferə xasdır. Özünütənzimləmə canlının irsiyyət və dəyişkənlik kimi xüsusiyyətləri ilə əlaqələndirilir.

İrsiyyət- bu, çoxalma prosesində orqanizmin əlamətlərini və xassələrini nəsildən-nəslə ötürmək qabiliyyətidir.

Dəyişkənlik orqanizmin ətraf mühitlə qarşılıqlı əlaqəsi zamanı xüsusiyyətlərini dəyişmək qabiliyyətidir.

İrsiyyət və dəyişkənlik nəticəsində canlı orqanizmlər xarici şəraitə uyğunlaşır, uyğunlaşır ki, bu da onların sağ qalmasına və nəsil buraxmasına imkan verir.

Canlı orqanizmlərin əksəriyyəti hüceyrə quruluşuna malikdir. Hüceyrə canlının struktur və funksional vahididir. O, canlı orqanizmlərin bütün əlamətləri və funksiyaları ilə xarakterizə olunur: maddələr mübadiləsi və enerji, böyümə, çoxalma, özünü tənzimləmə. Hüceyrələr forma, ölçü, funksiyalar, maddələr mübadiləsinin növü ilə fərqlənir (şək. 47).

düyü. 47. Hüceyrələrin müxtəlifliyi: 1 - yaşıl evqlena; 2 - bakteriya; 3 - yarpaq pulpasının bitki hüceyrəsi; 4 - epitel hüceyrəsi; 5 - sinir hüceyrəsi

Hüceyrə ölçüləri 3-10 ilə 100 µm arasında dəyişir (1 µm = 0,001 m). Daha az yayılmış hüceyrələr 1-3 µm-dən kiçikdir. Ölçüsü bir neçə santimetrə çatan nəhəng hüceyrələr də var. Hüceyrələrin forması da çox müxtəlifdir: sferik, silindrik, oval, milşəkilli, ulduzvari və s. Bununla belə, bütün hüceyrələr arasında çoxlu ümumi cəhətlər var. Onlar eyni kimyəvi tərkibə və ümumi quruluş planına malikdirlər.

Kimyəvi birləşmə hüceyrələr. Bütün məlum kimyəvi elementlərin 20-yə yaxını canlı orqanizmlərdə olur və onlardan 4-ü: oksigen, karbon, hidrogen və azot 95%-ə qədərini təşkil edir. Bu elementlərə biogen elementlər deyilir. Canlı orqanizmləri təşkil edən qeyri-üzvi maddələrdən su ən mühümdür. Hüceyrədəki tərkibi 60-98% arasında dəyişir. Hüceyrənin tərkibində su ilə yanaşı, əsasən ion şəklində olan minerallar da var. Bunlar dəmir, yod, xlor, fosfor, kalsium, natrium, kalium və s. birləşmələridir.

Hüceyrədə qeyri-üzvi maddələrlə yanaşı, üzvi maddələr də mövcuddur: zülallar, lipidlər (yağlar), karbohidratlar (şəkərlər), nuklein turşuları (DNT, RNT). Onlar hüceyrənin əsas hissəsini təşkil edirlər. Ən vacib üzvi maddələr nuklein turşuları və zülallardır. Nuklein turşuları (DNT və RNT) irsi məlumatların ötürülməsində, zülal sintezində və hüceyrənin bütün həyat proseslərinin tənzimlənməsində iştirak edir.

dələlər bir sıra funksiyaları yerinə yetirir: tikinti, tənzimləmə, nəqliyyat, kontraktil, qoruyucu, enerji. Amma ən vacibi zülalların enzimatik funksiyasıdır.

Fermentlər- Bu bioloji katalizatorlar, canlı orqanizmlərdə baş verən müxtəlif kimyəvi reaksiyaların sürətləndirilməsi və tənzimlənməsi. Canlı hüceyrədə heç bir reaksiya fermentlərin iştirakı olmadan baş vermir.

Lipidlər və karbohidratlarəsasən tikinti və enerji funksiyalarını yerinə yetirir, orqanizmin ehtiyat qida maddələridir.

Belə ki, fosfolipidlər Zülallarla birlikdə hüceyrənin bütün membran strukturlarını qururlar. Selüloz bitkilərin və göbələklərin hüceyrə divarını əmələ gətirən yüksək molekulyar ağırlıqlı karbohidratdır.

Yağlar, nişasta və glikogen hüceyrə və bütövlükdə orqanizm üçün ehtiyat qidadır. Qlükoza, fruktoza, saxaroza və s Sahara bitkilərin kök və yarpaqlarının, meyvələrinin bir hissəsidir. qlükoza insanların və bir çox heyvanların qan plazmasının vacib tərkib hissəsidir. Bədəndə karbohidratlar və yağlar parçalandıqda, həyati proseslər üçün zəruri olan böyük miqdarda enerji ayrılır.

Hüceyrə strukturları. Hüceyrə xarici hissədən ibarətdir hüceyrə membranı, orqanoidləri və nüvələri olan sitoplazma (Şəkil 48).

düyü. 48. Heyvan (A) və bitki (B) hüceyrəsinin quruluşunun birləşmiş sxemi: 1 - qabıq; 2 - xarici hüceyrə membranı 3 - əsas; 4 - xromatin; 5 - nüvəcik; 6 - endoplazmatik retikulum (hamar və dənəvər); 7 - mitoxondriya; 8 - xloroplastlar; 9 - Qolci cihazı; 10 - lizosom; 11 - hüceyrə mərkəzi; 12 - ribosomlar; 13 - vakuol; 14 - sitoplazma

xarici hüceyrə membranı tək membrandır hüceyrə quruluşu, bütün orqanizmlərin hüceyrələrinin canlı məzmununu məhdudlaşdırır. Seçici keçiriciliyə malik olmaqla hüceyrəni qoruyur, xarici mühitlə maddələrin axını və mübadiləsini tənzimləyir, hüceyrənin müəyyən formasını saxlayır. Bitki orqanizmlərinin hüceyrələri, göbələklər, xaricdəki pərdə ilə yanaşı, bir qabığa da malikdir. Bu cansız hüceyrə quruluşu bitkilərdə sellüloza, göbələklərdə isə xitindən ibarətdir, hüceyrəyə güc verir, onu qoruyur, bitki və göbələklərin “skeleti”dir.

AT sitoplazma, hüceyrənin yarı maye məzmunu, bütün orqanoidlərdir.

Endoplazmik retikulum sitoplazmaya nüfuz edir, hüceyrənin ayrı-ayrı hissələri arasında əlaqəni və maddələrin daşınmasını təmin edir. Hamar və dənəvər EPS var. Qranulyar ER-də ribosomlar var.

Ribosomlar- Bunlar hüceyrədə zülal sintezinin baş verdiyi kiçik göbələk formalı cisimlərdir.

Qolci cihazı sintez edilmiş maddələrin hüceyrədən qablaşdırılmasını və çıxarılmasını təmin edir. Bundan əlavə, onun strukturlarından əmələ gəlir lizosomlar. Bu sferik cisimlərdə hüceyrədaxili həzm üçün hüceyrəyə daxil olan qida maddələrini parçalayan fermentlər var.

Mitoxondriya- Bunlar uzunsov formada olan yarı avtonom membran strukturlarıdır. Hüceyrələrdə onların sayı müxtəlifdir və bölünmə nəticəsində artır. Mitoxondriya hüceyrənin güc mərkəzidir. Tənəffüs prosesində maddələrin atmosfer oksigeni ilə son oksidləşməsi onlarda baş verir. Bu zaman ayrılan enerji ATP molekullarında saxlanılır, sintezi bu strukturlarda baş verir.

xloroplastlar, yalnız bitki hüceyrələrinə xas olan yarı avtonom membran orqanoidləri. Xloroplastlar xlorofil piqmentinə görə yaşıl rəngdədir, fotosintez prosesini təmin edir.

Xloroplastlara əlavə olaraq bitki hüceyrələrində də var vakuollar hüceyrə şirəsi ilə doldurulur.

Hüceyrə Mərkəzi hüceyrə bölünməsi prosesində iştirak edir. İki sentriol və bir sentrosferdən ibarətdir. Bölünmə zamanı onlar parçalanma mili saplarını əmələ gətirir və hüceyrədə xromosomların bərabər paylanmasını təmin edirlər.

Əsas hüceyrə fəaliyyətinin tənzimlənməsi mərkəzidir. Nüvə sitoplazmadan məsamələri olan nüvə membranı ilə ayrılır. İçərisində irsi məlumatların ötürülməsini təmin edən DNT molekullarını ehtiva edən karyoplazma ilə doludur. Burada DNT, RNT, ribosomların sintezi baş verir. Tez-tez nüvədə bir və ya daha çox qaranlıq yuvarlaq formasiyalar görə bilərsiniz - bunlar nüvələrdir. Burada ribosomlar əmələ gəlir və yığılır. Nüvədə DNT molekulları xromatinin nazik filamentləri şəklində olduqları üçün görünmür. Bölünmədən əvvəl DNT spirallaşır, qalınlaşır, zülalla komplekslər əmələ gətirir və aydın görünən strukturlara - xromosomlara çevrilir (şəkil 49). Adətən hüceyrədəki xromosomlar qoşalaşır, forma, ölçü və irsi məlumat baxımından eynidir. Cütlənmiş xromosomlar adlanır homolog.İkiqat xromosom dəsti deyilir diploid. Bəzi hüceyrələr və orqanizmlər adlanan tək, cütləşməmiş çoxluqdan ibarətdir haploid.

düyü. 49. A - xromosomun quruluşu: 1 - sentromer; 2 - xromosom qolları; 3 - DNT molekulları; 4 - bacı xromatidlər B - xromosom növləri: 1 - bərabər çiyinli; 2 - çox çiyinli; 3 - tək çiyin

Hər bir orqanizm növü üçün xromosomların sayı sabitdir. Belə ki, insan hüceyrələrində 46 (23 cüt), buğda hüceyrələrində 28 (14 cüt), göyərçin hüceyrələrində 80 (40 cüt) xromosom var. Bu orqanizmlərdə diploid xromosom dəsti var. Yosunlar, mamırlar, göbələklər kimi bəzi orqanizmlər haploid xromosom dəstinə malikdirlər. Bütün orqanizmlərdə cinsi hüceyrələr haploiddir.

Sadalananlara əlavə olaraq bəzi hüceyrələrdə xüsusi orqanoidlər var - kirpiklər və flagella,əsasən birhüceyrəli orqanizmlərdə hərəkəti təmin edir, lakin onlar çoxhüceyrəli orqanizmlərin bəzi hüceyrələrində də mövcuddur. Məsələn, flagella yaşıl evqlenada, xlamidomonada və bəzi bakteriyalarda, kirpiklər isə heyvanların kirpikli epitel hüceyrələrində olur.

Hüceyrədə maddələr mübadiləsi və enerji. Hüceyrə həyatının əsasını maddələr mübadiləsi və enerjiyə çevirmək təşkil edir. Bir hüceyrədə və ya orqanizmdə baş verən, bir-biri ilə əlaqəli və enerjinin çevrilməsi ilə müşayiət olunan kimyəvi çevrilmələrin məcmusuna deyilir. maddələr mübadiləsi və enerji.

Enerjinin udulması ilə müşayiət olunan üzvi maddələrin sintezi adlanır assimilyasiya və ya plastik mübadiləsi. Enerjinin ayrılması ilə müşayiət olunan üzvi maddələrin parçalanması, parçalanması deyilir dissimilyasiya və ya enerji mübadiləsi.

Yerdəki əsas enerji mənbəyi Günəşdir. Xloroplastlarda xüsusi quruluşa malik bitki hüceyrələri Günəşin enerjisini tutur, onu üzvi maddələrin və ATP molekullarının kimyəvi bağlarının enerjisinə çevirir.

ATP(adenozin trifosfat) üzvi maddə, universal enerji akkumulyatorudur bioloji sistemlər. Günəş enerjisi bu maddənin kimyəvi bağlarının enerjisinə çevrilir və qlükoza, nişasta və digər üzvi maddələrin sintezinə sərf olunur.

Atmosfer oksigeni, nə qədər qəribə görünsə də, bitkilərin həyat prosesinin - fotosintezin əlavə məhsuludur.

Günəş enerjisinin təsiri altında qeyri-üzvi maddələrdən üzvi maddələrin sintezi prosesi deyilir fotosintez.

Ümumiləşdirilmiş fotosintez tənliyi aşağıdakı kimi təqdim edilə bilər:

6CO 2 + 6H 2 O - işıq> C 6 H 12 O 6 + 6O 2.

Bitkilərdə üzvi maddələr karbon qazı, su və mineral duzlardan ilkin sintez prosesində yaranır. Heyvanlar, göbələklər, bir çox bakteriya hazır üzvi maddələrdən (bitkilərdən) istifadə edir. Bundan əlavə, fotosintez canlı orqanizmlərin nəfəs alması üçün zəruri olan oksigen istehsal edir.

Qidalanma və tənəffüs prosesində üzvi maddələr oksigenlə parçalanır və oksidləşir. Buraxılan enerji qismən istilik şəklində buraxılır və qismən sintez edilmiş ATP molekullarında yenidən saxlanılır. Bu proses mitoxondriyada baş verir. Üzvi maddələrin parçalanmasının son məhsulları fotosintez prosesində təkrar istifadə olunan su, karbon qazı, ammonyak birləşmələridir. ATP-də yığılan enerji hər bir orqanizm üçün xarakterik olan üzvi maddələrin ikincili sintezinə, böyüməyə, çoxalmağa sərf olunur.

Deməli, bitkilər bütün orqanizmləri təkcə qida ilə deyil, həm də oksigenlə təmin edir. Bundan əlavə, onlar Günəşin enerjisini çevirir və onu üzvi maddələr vasitəsilə bütün digər orqanizm qruplarına ötürürlər.

Metabolizm orqanizmlərin əsas xüsusiyyəti kimi. Bədənin ətraf mühitlə mürəkkəb əlaqəsi var. Ondan yemək, su, oksigen, işıq, istilik alır. Bu maddələr və enerji vasitəsilə canlı maddə kütləsi yaradaraq, öz bədənini qurur. Lakin bu mühitdən istifadə edərək orqanizm öz həyat fəaliyyəti sayəsində eyni vaxtda ona təsir edir, dəyişdirir. Deməli, orqanizmlə ətraf mühit arasında əlaqənin əsas prosesi maddələr və enerji mübadiləsidir.

Maddələr mübadiləsinin növləri.Ətraf mühit faktorları müxtəlif orqanizmlər üçün fərqli mənalara malikdir. Bitkilərin böyüməsi və inkişafı üçün işığa, suya və karbon qazına, minerallara ehtiyacı var. Heyvanlar və göbələklər üçün belə şərait kifayət deyil. Onların üzvi qidalara ehtiyacı var. Qidalanma üsuluna, üzvi maddələrin və enerjinin alınması mənbəyinə görə bütün orqanizmlər avtotrof və heterotroflara bölünür.

Avtotrof orqanizmlər enerjidən istifadə edərək qeyri-üzvi maddələrdən (karbon qazı, su, mineral duzlar) fotosintez prosesində üzvi maddələr sintez edir. günəş işığı. Bunlara siyanobakteriyaları fotosintez edən bütün bitki orqanizmləri daxildir. Kemosintetik bakteriyalar, həmçinin qeyri-üzvi maddələrin: kükürd, dəmir, azotun oksidləşməsi zamanı ayrılan enerjidən istifadə edərək avtotrof qidalanma qabiliyyətinə malikdir.

Avtotrof assimilyasiya prosesi günəş işığının enerjisi və ya qeyri-üzvi maddələrin oksidləşməsi hesabına həyata keçirilir, üzvi maddələr isə qeyri-üzvi maddələrdən sintez olunur. Qeyri-üzvi maddələrin udulmasından asılı olaraq karbonun mənimsənilməsi, azotun mənimsənilməsi, kükürdün və digər mineral maddələrin assimilyasiyası fərqlənir. Avtotrof assimilyasiya fotosintez və kimyosintez prosesləri ilə əlaqələndirilir və adlanır. üzvi maddələrin ilkin sintezi.

heterotrof orqanizmlər avtotroflardan hazır üzvi maddələr alır. Onlar üçün enerji mənbəyi üzvi maddələrdə toplanan və bu maddələrin parçalanması və oksidləşməsinin kimyəvi reaksiyaları zamanı ayrılan enerjidir. Bunlara heyvanlar, göbələklər və bir çox bakteriya daxildir.

Heterotrof assimilyasiyada orqanizm üzvi maddələri bitmiş formada udur və udulmuş maddələrin tərkibində olan enerji hesabına öz üzvi maddələrinə çevirir. Heterotrof assimilyasiya qida istehlakı, həzm, assimilyasiya və yeni üzvi maddələrin sintezi proseslərini əhatə edir. Bu proses adlanır üzvi maddələrin ikincili sintezi.

Orqanizmlərdə dissimilyasiya prosesləri də fərqlidir. Onlardan birinin yaşaması üçün oksigen lazımdır. aerobik orqanizmlər. Digərlərinin oksigenə ehtiyacı yoxdur və onların həyati prosesləri oksigensiz bir mühitdə davam edə bilər - bu anaerob orqanizmlər.

Xarici və daxili tənəffüsü ayırd edin. Orqanizmlə xarici mühit arasında qaz mübadiləsinə oksigenin udulması və karbon qazının buraxılması, həmçinin bu maddələrin orqanizm vasitəsilə ayrı-ayrı orqanlara, toxumalara və hüceyrələrə daşınması deyilir. xarici nəfəs. Bu prosesdə oksigen istifadə edilmir, ancaq nəql olunur.

daxili, və ya hüceyrə, tənəffüs oksigenin udulmasına, enerjinin ayrılmasına, su və karbon qazının əmələ gəlməsinə səbəb olan biokimyəvi prosesləri əhatə edir. Bu proseslər eukaryotik hüceyrələrin sitoplazmasında və mitoxondriyasında və ya prokaryotik hüceyrələrin xüsusi membranlarında baş verir.

Nəfəs alma prosesinin ümumiləşdirilmiş tənliyi:

C 6 H 12 O 6 + 6O 2 > 6CO 2 + 6H 2 O.

2. Dissimilyasiyanın başqa bir formasıdır anaerob, və ya oksigensiz, oksidləşmə. Bu vəziyyətdə enerji mübadiləsi prosesləri fermentasiya növünə uyğun olaraq davam edir. Fermentasiya- bu, enerji ilə zəngin üzvi maddələrin enerjinin daha az enerji ilə zəngin, həm də üzvi maddələrə ayrılması ilə parçalandığı dissimilyasiya formasıdır.

Son məhsullardan asılı olaraq fermentasiya növləri fərqləndirilir: spirt, laktik turşu, sirkə turşusu və s. Spirtli qıcqırma maya göbələklərində, bəzi bakteriyalarda baş verir və bəzi bitki toxumalarında da baş verir. Süd turşusu fermentasiyası laktik turşu bakteriyalarında baş verir, həmçinin oksigen çatışmazlığı olan insanların və heyvanların əzələ toxumasında baş verir.

Avtotrof və heterotrof orqanizmlərdə metabolik reaksiyaların əlaqəsi. Metabolik proseslər vasitəsilə avtotrof və heterotrof orqanizmlər təbiətdə bir-birinə bağlıdır (şək. 50).

düyü. əlli. Biosferdə maddə və enerji axını

Orqanizmlərin ən mühüm qrupları qeyri-üzvi maddələrdən üzvi maddələr sintez edə bilən avtotroflardır. Avtotrofların əksəriyyəti fotosintez zamanı qeyri-üzvi karbonu - karbon qazını mürəkkəb üzvi birləşmələrə çevirən yaşıl bitkilərdir. Yaşıl bitkilər fotosintez zamanı canlıların tənəffüsü üçün zəruri olan oksigeni də buraxırlar.

Heterotroflar yalnız hazır üzvi maddələri mənimsəyərək onların parçalanmasından enerji alırlar. Avtotrof və heterotrof orqanizmlər maddələr mübadiləsi və enerji prosesləri ilə bir-birinə bağlıdır. Fotosintez praktiki olaraq orqanizmləri qida və oksigenlə təmin edən yeganə prosesdir.

Fotosintezin geniş miqyaslı olmasına baxmayaraq, Yer kürəsinin yaşıl bitkiləri yarpaqlara düşən günəş enerjisinin yalnız 1%-ni istifadə edir. Mədəni bitkilərin günəş enerjisindən istifadə əmsalının artırılması, məhsuldar sortların yaradılması biologiyanın ən mühüm vəzifələrindən biridir.

Son illərdə orqanizmində 6%-ə qədər xlorofil olan və günəş enerjisinin 20%-ə qədərini udmaq qabiliyyətinə malik təkhüceyrəli yosun Chlorella xüsusi diqqət çəkib. Süni yetişdirmə ilə xlorella sürətlə çoxalır və hüceyrəsindəki protein miqdarı artır. Bu zülal bir çox qidalarda qida əlavəsi kimi istifadə olunur. Müəyyən edilmişdir ki, 1 ha su səthindən gündə 700 kq-a qədər xlorella quru maddəsi almaq olar. Bundan əlavə, xlorellada çoxlu sayda vitamin sintez olunur.

Xlorellaya olan digər maraq kosmosa səyahətlə bağlıdır. Xlorella süni şəraitdə fotosintez zamanı ayrılan oksigeni kosmik gəmiyə verə bilir.

Qıcıqlanma anlayışı. Mikroorqanizmlər, bitkilər və heyvanlar ətraf mühitin müxtəlif təsirlərinə reaksiya verirlər: mexaniki təsirlərə (diş, təzyiq, zərbə və s.), temperaturun, işıq şüalarının intensivliyinin və istiqamətinin dəyişməsinə, səsə, elektrik qıcıqlarına, kimyəvi maddələrin dəyişməsinə. havanın, suyun və ya torpağın tərkibi və s. Bu, bədəndə sabit və qeyri-sabit vəziyyət arasında müəyyən dalğalanmalara səbəb olur. Canlı orqanizmlər öz inkişaf dərəcələrinə uyğun olaraq bu vəziyyətləri təhlil etmək və onlara uyğun reaksiya vermək qabiliyyətinə malikdirlər. Bütün orqanizmlərin oxşar xüsusiyyətlərinə qıcıqlanma və həyəcanlılıq deyilir.

Qıcıqlanma orqanizmin xarici və ya daxili təsirlərə cavab vermək qabiliyyətidir.

Qıcıqlanma canlı orqanizmlərdə daha yaxşı maddələr mübadiləsini və ətraf mühitin təsirindən qorunmağı təmin edən bir cihaz kimi yaranmışdır.

Həyəcanlılıq- bu, canlı orqanizmlərin stimulların təsirini qavramaq və onlara həyəcan reaksiyası ilə cavab vermək qabiliyyətidir.

Ətraf mühitin təsiri hüceyrənin və onun orqanellələrinin, toxumalarının, orqanlarının və bütövlükdə orqanizmin vəziyyətinə təsir göstərir. Bədən buna uyğun reaksiyalarla cavab verir.

Qıcıqlanmanın ən sadə təzahürüdür hərəkət. Hətta ən sadə orqanizmlər üçün də xarakterikdir. Bunu mikroskop altında amöba üzərində aparılan təcrübədə müşahidə etmək olar. Əgər amoebanın yanında kiçik yemək parçaları və ya şəkər kristalları qoyularsa, o, qidaya doğru aktiv şəkildə hərəkət etməyə başlayır. Psevdopodların köməyi ilə amöba, hüceyrənin içərisinə daxil edərək, parçanı əhatə edir. Orada dərhal bir həzm vakuol əmələ gəlir, orada qida həzm olunur.

Orqanizmin strukturunun mürəkkəbləşməsi ilə həm maddələr mübadiləsi, həm də qıcıqlanma təzahürləri mürəkkəbləşir. Birhüceyrəli orqanizmlərin və bitkilərin ətraf mühitdən gələn stimulların qavranılmasını və ötürülməsini təmin edən xüsusi orqanlar yoxdur. Çoxhüceyrəli heyvanlar hiss orqanlarına və sinir sisteminə malikdirlər, bunun sayəsində stimulları qavrayırlar və onlara cavablar böyük dəqiqlik və məqsədəuyğunluq əldə edir.

Birhüceyrəli orqanizmlərdə qıcıqlanma. taksi.

Qıcıqlanmanın ən sadə formaları mikroorqanizmlərdə (bakteriyalar, birhüceyrəli göbələklər, yosunlar, protozoa) müşahidə olunur.

Amöba misalında biz amöbanın stimula (qidaya) doğru hərəkətini müşahidə etdik. Xarici mühitin qıcıqlanmasına cavab olaraq birhüceyrəli orqanizmlərin belə bir motor reaksiyası deyilir taksilər. Taksilər kimyəvi qıcıqlanma nəticəsində yaranır, ona görə də onu da adlandırırlar kemotaksis(Şəkil 51).

düyü. 51. Kirpiklərdə kemotaksis

Taksilər müsbət və ya mənfi ola bilər. İplik-ayaqqabı kulturası olan sınaq borusunu borunun orta hissəsinə qarşı yerləşən tək dəliyi olan qapalı karton qutuya yerləşdirin və işığa qoyun.

Bir neçə saatdan sonra bütün kirpiklər borunun işıqlandırılmış hissəsində cəmləşəcək. Müsbətdir fototaksis.

Taksilər çoxhüceyrəli heyvanlar üçün xarakterikdir. Məsələn, qan leykositləri bakteriyaların ifraz etdiyi maddələrə münasibətdə müsbət kemotaksis göstərir, bu bakteriyaların toplandığı yerlərdə cəmlənir, onları tutur və həzm edir.

Çoxhüceyrəli bitkilərdə qıcıqlanma. Tropizmlər.Çoxhüceyrəli bitkilərin hiss orqanları və sinir sistemi olmasa da, onlarda müxtəlif qıcıqlanma formaları açıq şəkildə özünü göstərir. Onlar bitkinin və ya onun orqanlarının (kök, gövdə, yarpaq) böyümə istiqamətinin dəyişdirilməsindən ibarətdir. Çoxhüceyrəli bitkilərdə qıcıqlanmanın belə təzahürləri deyilir tropizmlər.

Yarpaqları olan gövdə nümayiş etdirir müsbət fototropizm və işığa doğru böyüyür və kökə - mənfi fototropizm(Şəkil 52). Bitkilər Yerin cazibə sahəsinə cavab verir. Dağın kənarında bitən ağaclara diqqət yetirin. Torpağın səthi maili olsa da, ağaclar şaquli şəkildə böyüyür. Bitkilərin cazibə qüvvəsinə reaksiyası deyilir geotropizm(Şəkil 53). Cücərən toxumdan çıxan kök həmişə aşağıya doğru yerə doğru yönəlir - müsbət geotropizm. Toxumdan inkişaf edən yarpaqları olan tumurcuq həmişə yerdən yuxarıya doğru yönəldilir - mənfi geotropizm.

Tropizmlər çox müxtəlifdir və bitki həyatında mühüm rol oynayır. Onlar üzüm, şerbetçiotu kimi müxtəlif dırmaşma və dırmaşan bitkilərdə böyümə istiqamətində tələffüz olunur.

düyü. 52. Fototropizm

düyü. 53. Geotropizm: 1 - turpun düz böyüyən fidanları olan çiçək qabı; 2 - fototropizmi aradan qaldırmaq üçün yan üstə qoyulan və qaranlıqda saxlanılan çiçək qabı; 3 - çiçək qabındakı fidanlar cazibə qüvvəsinin əksinə əyilmişdir (gövdələr mənfi geotropizmə malikdir)

Bitkilərdə tropizmlərə əlavə olaraq digər növ hərəkətlər də müşahidə olunur - nastiya. Onlar tropizmlərdən onlara səbəb olan stimulun xüsusi oriyentasiyasının olmaması ilə fərqlənirlər. Məsələn, utancaq mimozanın yarpaqlarına toxunsanız, onlar tez bir zamanda uzununa bükülür və aşağı düşürlər. Bir müddət sonra yarpaqlar yenidən əvvəlki mövqeyini alır (şək. 54).

düyü. 54. Nastia və utancaq mimoza: 1 - yaxşı vəziyyətdə; 2 - qıcıqlandıqda

Bir çox bitkinin çiçəkləri işığa və rütubətə reaksiya verir. Məsələn, lalədə çiçəklər işıqda açılır, qaranlıqda bağlanır. Bir dandelionda inflorescence buludlu havada bağlanır və aydın havada açılır.

Çoxhüceyrəli heyvanlarda qıcıqlanma. Reflekslər.Çoxhüceyrəli heyvanlarda sinir sisteminin, hiss orqanlarının və hərəkət orqanlarının inkişafı ilə əlaqədar olaraq qıcıqlanmanın formaları mürəkkəbləşir və bu orqanların sıx qarşılıqlı əlaqəsindən asılıdır.

Ən sadə formada belə qıcıqlanma artıq bağırsaq boşluğunda baş verir. Şirin su hidrasını iynə ilə vursanız, o, topa çevriləcək. Xarici qıcıqlanma həssas hüceyrə tərəfindən qəbul edilir. Onda yaranan həyəcan sinir hüceyrəsinə ötürülür. Sinir hüceyrəsi həyəcanı dəri-əzələ hüceyrəsinə ötürür, bu da qıcıqlanmaya daralma ilə reaksiya verir. Bu proses refleks (refleks) adlanır.

Refleks orqanizmin bir stimula reaksiyasıdır sinir sistemi.

Refleks ideyası Dekart tərəfindən ifadə edilmişdir. Sonralar İ. M. Seçenovun, İ. P. Pavlovun əsərlərində işlənmişdir.

Qıcıqlanmanı qəbul edən orqandan cavab verən orqana sinir həyəcanının keçdiyi yola deyilir. refleks qövsü.

Sinir sistemi olan orqanizmlərdə iki növ refleks var: şərtsiz (anadangəlmə) və şərti (qazanılmış). Şərti reflekslər şərtsiz olanlar əsasında formalaşır.

Hər hansı bir qıcıqlanma hüceyrələrdə maddələr mübadiləsinin dəyişməsinə səbəb olur, bu da həyəcanın yaranmasına səbəb olur və reaksiya meydana gəlir.

Bütün metabolik proseslərin baş verdiyi hüceyrə həyatının dövrü deyilir hüceyrə həyat dövrü.

Hüceyrə dövrü interfaza və bölünmədən ibarətdir.

İnterfaza iki hüceyrə bölünməsi arasındakı dövrdür. Aktiv metabolik proseslər, zülal və RNT sintezi, qida maddələrinin hüceyrə tərəfindən toplanması, böyüməsi və həcminin artması ilə xarakterizə olunur. İnterfazanın sonunda DNT duplikasiyası (replikasiyası) baş verir. Nəticədə, hər bir xromosomda iki DNT molekulu var və iki bacı xromatiddən ibarətdir. Hüceyrə bölünməyə hazırdır.

Hüceyrə bölünməsi. Bölünmə qabiliyyəti hüceyrə həyatının ən vacib xüsusiyyətidir. Özünü çoxalma mexanizmi artıq hüceyrə səviyyəsində işləyir. Hüceyrə bölünməsinin ən çox yayılmış yolu mitozdur (şək. 55).

düyü. 55.İnterfaza (A) və mitozun fazaları (B): 1 - profilaktika; 2 - metafaza; 3 - anafaza; 4 - telofaza

Mitoz- bu, ilkin ana hüceyrə ilə eyni olan iki qız hüceyrəsinin əmələ gəlməsi prosesidir.

Mitoz iki qız hüceyrəsi arasında genetik məlumatın və orqanoidlərin bərabər paylanmasını təmin edən dörd ardıcıl mərhələdən ibarətdir.

1. AT profilaktika nüvə membranı yox olur, xromosomlar mümkün qədər spirallaşır, aydın görünür. Hər bir xromosom iki bacı xromatiddən ibarətdir. Hüceyrə mərkəzinin sentriolları qütblərə doğru ayrılır və bölünmə mili əmələ gətirir.

2. AT metafaza xromosomlar ekvator zonasında yerləşir, mil lifləri xromosomların sentromerləri ilə birləşir.

3. Anafaza bacı xromatidlərin-xromosomların hüceyrənin qütblərinə ayrılması ilə xarakterizə olunur. Hər bir qütbdə ilkin hüceyrədəki qədər xromosom var.

4. AT telofaza sitoplazma və orqanoidlərin bölünməsi baş verir, hüceyrənin mərkəzində hüceyrə membranının bir hissəsi əmələ gəlir və iki yeni qız hüceyrəsi meydana çıxır.

Bütün bölünmə prosesi hüceyrə növündən və orqanizmdən asılı olaraq bir neçə dəqiqədən 3 saata qədər davam edir. Hüceyrənin bölünmə mərhələsi zamanla onun interfazasından bir neçə dəfə qısadır. Mitozun bioloji mənası xromosomların sayının və irsi məlumatın sabitliyini, ilkin və yeni yaranan hüceyrələrin tam eyniliyini təmin etməkdir.

Təbiətdə orqanizmlərin çoxalmasının iki növü var: aseksual və cinsi.

aseksual çoxalma ilkin ana orqanizmin bir hüceyrəsindən və ya hüceyrələr qrupundan yeni orqanizmin əmələ gəlməsidir. Bu halda çoxalmada yalnız bir valideyn fərd iştirak edir ki, bu da öz irsi məlumatlarını uşaq fərdlərinə ötürür.

Aseksual çoxalmanın əsasını mitoz təşkil edir. Aseksual çoxalmanın bir neçə forması var.

sadə bölmə, və ya ikiyə bölünmə, birhüceyrəli orqanizmlər üçün xarakterikdir. Bir hüceyrədən mitoz yolu ilə iki qız hüceyrə əmələ gəlir və hər biri yeni bir orqanizmə çevrilir.

qönçələnmə Bu, nəslin valideyndən ayrıldığı aseksual çoxalma formasıdır. Bu forma maya, hidra və bəzi digər heyvanlar üçün xarakterikdir.

Spor bitkilərində (yosunlar, mamırlar, qıjılar) köməyi ilə çoxalma baş verir münaqişə, ananın bədənində əmələ gələn xüsusi hüceyrələr. Cücərən hər bir spor yeni bir orqanizmin yaranmasına səbəb olur.

Vegetativ çoxalma- bu, ayrı-ayrı orqanlar, orqanların hissələri və ya bədən tərəfindən çoxalmadır. Bu, orqanizmlərin bədənin itkin hissələrini bərpa etmək qabiliyyətinə əsaslanır - regenerasiya. Bitkilərdə (gövdəsi, yarpaqları, tumurcuqları ilə çoxalma), aşağı onurğasızlarda (coelenteratlar, yastı və annelidlər) olur.

cinsi çoxalma- bu, iki valideyn fərdin iştirakı ilə yeni bir orqanizmin formalaşmasıdır. Yeni orqanizm hər iki valideyndən irsi məlumat daşıyır.

Cinsi çoxalma zamanı mikrob hüceyrələrinin birləşməsi baş verir. gametlər kişi və qadın bədəni. Cinsiyyət hüceyrələri xüsusi növ bölünmə nəticəsində əmələ gəlir. Bu halda, diploid (ikiqat) xromosom dəstini daşıyan yetkin orqanizmin hüceyrələrindən fərqli olaraq, əmələ gələn gametlərdə haploid (tək) dəst olur. Mayalanma nəticəsində xromosomların qoşalaşmış, diploid dəsti bərpa olunur. Bir cütdən bir xromosom ata, digəri isə anadır. Gametes meioz zamanı cinsi vəzilərdə və ya xüsusi hüceyrələrdə əmələ gəlir.

Meyoz- bu hüceyrənin xromosom dəstinin yarıya endiyi hüceyrə bölgüsüdür (şək. 56). Bu bölmə deyilir azalma.

düyü. 56. Meyozun fazaları: A - birinci bölünmə; B - ikinci divizion. 1, 2 - profilaktika I; 3 - metafaza I; 4 - anafaza I; 5 - telofaza I; 6 - profilaktika II; 7 - metafaza II; 8 - anafaza II; 9 - telofaza II

Meyoz mitoz ilə eyni mərhələlərlə xarakterizə olunur, lakin proses iki ardıcıl bölünmədən (meyoz I və meyoz II) ibarətdir. Nəticədə iki deyil, dörd hüceyrə əmələ gəlir. Meyozun bioloji mənası mayalanma zamanı yeni əmələ gələn orqanizmlərdə xromosomların sayının sabitliyini təmin etməkdir. Qadın cinsi hüceyrəsi - yumurta, həmişə böyük, qida maddələri ilə zəngin, çox vaxt hərəkətsizdir.

kişi reproduktiv hüceyrələri spermatozoid, kiçik, tez-tez mobil, flagella var, onlar yumurtadan daha çox formalaşır. Toxum bitkilərində kişi cinsi hüceyrələr hərəkətsizdir və adlanır sperma.

Gübrələmə- əmələ gəlməsi ilə nəticələnən kişi və dişi germ hüceyrələrinin birləşmə prosesi ziqot.

Zigota yeni bir orqanizmin yaranmasına səbəb olan bir embriona çevrilir.

Mayalanma xarici və daxili olur. xarici gübrələmə su sakinləri üçün xarakterikdir. Cinsiyyət hüceyrələri xarici mühitə daxil olur və bədəndən kənarda birləşir (balıqlar, amfibiyalar, yosunlar). Daxili gübrələmə yerüstü orqanizmlər üçün xarakterikdir. Mayalanma qadın cinsiyyət orqanlarında baş verir. Embrion həm ana orqanizminin bədənində (məməlilər), həm də ondan kənarda - yumurtada (quşlar, sürünənlər, həşəratlar) inkişaf edə bilər.

Mayalanmanın bioloji əhəmiyyəti ondan ibarətdir ki, gametlər birləşdikdə xromosomların diploid dəsti bərpa olunur və yeni orqanizm iki valideynin irsi məlumatlarını və əlamətlərini daşıyır. Bu, orqanizmlərin müxtəlif xüsusiyyətlərini artırır, onların davamlılığını artırır.

Məşhur ingilis təbiətşünası və səyyahı Çarlz Robin Darvin"Növlərin mənşəyi haqqında" kitabında inandırıcı şəkildə sübut etdi ki, Yerdəki bütün canlılar dəyişir, daha sadə həyat formaları daha mürəkkəb olanları doğurur. 2-3 milyard il əvvəl meydana çıxan ən sadə canlı orqanizmlər hazırda Yer kürəsində yaşayan ali bitki və heyvanlarla uzun bir çevrilmə zənciri ilə bağlıdır. Uzun tarixi inkişaf yolunda çoxsaylı çevrilmələr və mürəkkəbliklər, yeni, getdikcə daha mükəmməl formaların meydana çıxması baş verdi.

Lakin bütün canlı orqanizmlər ən uzaq əcdaddan mənşəli bir iz daşıyır. Bu iz hüceyrə quruluşu.

Robert Hukun ilk mikroskopu

Hüceyrə quruluşunun öyrənilməsi yalnız bundan sonra mümkün oldu 17-ci əsrdə mikroskop ixtiraları. Mikroskopun ilk ixtiraçılarından biri ingilis təbiətşünası və ixtiraçısı olmuşdur Robert Huk. Mikroskopun orijinal modeli onun tərəfindən tərtib edildikdə, alimin heyrət dolu baxışları qarşısında indiyə qədər görünməmiş yeni bir dünya açıldı. Hooke mikroskopunun köməyi ilə əlinə keçən hər şeyi araşdırdı.

Hooke mikroskopuçox qüsursuz alətdi. Bulanıq, qeyri-müəyyən bir görüntü verdi. 18-ci əsrin böyüdücü alətləri də qüsursuz idi. Məhz buna görə də 19-cu əsrin ortalarına qədər Hukun kəşf etdiyi ən kiçik hissəciklərin quruluşu elm adamları üçün qeyri-müəyyən qalmaqda davam etdi.

Hüceyrələrin quruluşu və həyatı

Qarpızın yetişmiş şirəli pulpasına baxsanız, pulpanın kəsilməsi zamanı günəşdə şeh damcıları kimi oynayan kiçik çəhrayı dənələri görə bilərsiniz. Bunlar qarpız pulpasının hüceyrələridir. Onlarda o qədər çox şirə yığılıb ki, hüceyrə mikroskopsuz görünəcək ölçüyə çatıb. Yer qabığına yaxınlaşdıqca hüceyrələr kiçilir. Yer qabığının nazik bir dilimində, mikroskop altında, düzbucaqlı qutular - hüceyrələr görünür. Onların divarları - hüceyrə membranları - çox güclü bir maddədən ibarətdir - lif. Qabıq mühafizəsi altında hüceyrənin əsas hissələri var: yarı maye bir maddə - protoplazma və sferik bədən əsas. Qarpız pulpa hüceyrəsi bir bitki hüceyrəsinin quruluşuna bir nümunədir. Bitkinin bütün orqanları - kök, gövdə, yarpaq, çiçəklər, meyvələr saysız-hesabsız hüceyrələrdən ibarətdir.

Struktur heyvan hüceyrəsi bitkidən yalnız ayrıca hüceyrə membranı və hüceyrə şirəsi olmaması ilə fərqlənir. Əsas hissələr - protoplazma və nüvə həm bitki, həm də heyvan hüceyrələrində olur. Bu, həm bitkilərin, həm də heyvanların hüceyrə quruluşu haqqında danışmağa imkan verir.

Hüceyrələr necə çoxalır

Hüceyrələrin çoxalma qabiliyyəti orqanizm üçün böyük əhəmiyyət kəsb edir. Milyonlarla hüceyrə həyati vəzifələrini yerinə yetirərək daim ölür. Yalnız təxminən üç həftə qırmızı qan hüceyrələri yaşayır. Bədənimizin integumental hüceyrələri bir aydan çox olmayaraq mövcuddur, sonra ölü hüceyrələrə çevrilir. buynuz tərəzi. Və bu hüceyrələrin tədarükü daimi çoxalma ilə doldurulmasa, bədən çox sürətli ölümlə təhdid ediləcəkdi. Ancaq dərin qatlarda integumentar toxuma dəri daim gənc integumentar hüceyrələrin çoxalması. Qırmızı qan hüceyrələri gənc hematopoetik hüceyrələrin çoxalması nəticəsində əmələ gəlir sümük iliyi qan hüceyrələrinin inkişafının baş verdiyi yerdə.

Hüceyrə çoxalması baş verir ikiyə bölməklə. Bu, hüceyrə nüvəsinin iki bərabər hissəyə müstəsna dəqiqliklə bölünməsinin əlamətdar hadisəsini ortaya qoyur. Qız hüceyrələri bir-birinə bənzəyir və ana hüceyrədən fərqlənmir. Çoxalma zamanı istənilən növ hüceyrə yalnız özünə bənzər hüceyrələr əmələ gətirir.

Canlı orqanizmlərin quruluşu elm adamlarını çoxdan maraqlandırır, lakin adi gözlə çox şey görmək mümkün deyil. Buna görə də, bioloqlar canlı orqanizmlərin quruluşunu yalnız böyüdücü alətlər ixtira etdikdən sonra ətraflı öyrənə bildilər.

Orqanizmlərin hüceyrə quruluşunun öyrənilməsi tarixi

Bitki və heyvanların xarici quruluşunun bəzi kiçik xüsusiyyətlərini əl böyüdücü ilə görmək olar. Ancaq ətraflı öyrənmək üçün daxili quruluş canlı orqanizmlər yalnız mikroskopun (qr. mikros - kiçik və əhatə dairəsi - araşdırıram) köməyi ilə mümkündür.

İlk mikroskop 16-cı əsrin sonlarında yaradılmışdır. Və 1665-ci ildə ingilis təbiətşünası Robert Huk artıq daha təkmil mikroskopdan istifadə etdi. Bununla o, bir tərəvəz mantarının nazik bir hissəsini araşdırdı. Alim mantarın bir-birinə möhkəm oturan kiçik hüceyrələrdən ibarət olduğunu kəşf etdi. Onları latınca cellula - hüceyrə adlandırdı. Bunlar insanın gördüyü ilk hüceyrələr idi. Beləliklə, elmə yeni hüceyrə anlayışı daxil oldu.

Mikroskop təkcə bitkilər və heyvanlar haqqında daha çox məlumat əldə etməyə deyil, həm də mikroskopik orqanizmlər aləmini görməyə imkan verirdi. İlk dəfə holland təbiətşünası Entoni van Levenhuk (1675) insan gözü ilə fərqlənməyən canlıları müşahidə etdi. O, 270 dəfə böyüdücü mikroskop icad etdi.

20 ildən sonra hüceyrə nəzəriyyəsi mühüm müddəa ilə tamamlandı: “hər bir hüceyrə bir hüceyrədəndir”, yəni ana hüceyrənin bölünməsi nəticəsində yeni hüceyrələr əmələ gəlir.
İndi müəyyən edilmişdir ki, hüceyrə canlı orqanizmin ən kiçik struktur vahididir. Hüceyrə çox mürəkkəb bir quruluşa malikdir. Onun bütün hissələri bir-biri ilə sıx bağlıdır və ahəngdar işləyir. Çoxhüceyrəli orqanizmin bir hissəsi olaraq strukturda oxşar hüceyrələr toxumalarda birləşir.