Hücrenin kimyasal bileşimi. hücre yapısı

TEORİ

Hücre organellerinin yapısı ve işlevleri

organoid adı	Yapının özellikleri, işlevleri
1. Dış sitoplazmik zar	Sitoplazmanın içeriğini dış ortamdan ayırır; iyonlar ve küçük moleküller, enzimler yardımıyla gözeneklerden hücre içine girebilir; dokularda hücreler arası iletişimi sağlar; Bitki hücresinde sitoplazmik hücreye ek olarak, hayvan hücrelerinde bulunmayan bir hücre duvarı olan selülozdan oluşan kalın bir zar bulunur.
2. Sitoplazma	Organellerin ve inklüzyonların asılı olduğu sıvı ortam, içinde çeşitli maddelerin moleküllerinin bulunduğu sıvı bir kolloidal sistemden oluşur.
3. Plastidler (lökoplastlar, kromoplastlar, kloroplastlar)	Sadece bitki hücrelerinde bulunur, iki zarlı organeller. Yeşil plastidler - özel oluşumlarda klorofil içeren kloroplastlar - fotosentezin gerçekleştirildiği thylakoids (granas), kendi kendini yenileme yeteneğine sahiptir (kendi DNA'ları vardır)
4. Endoplazmik retikulum	Membranlar tarafından oluşturulan çekirdeğin etrafında yer alır, geniş bir boşluk ve kanal ağı: pürüzsüz EPS, karbon ve yağ metabolizmasında yer alır; kaba, ribozomların yardımıyla protein sentezini sağlar
5. Mitokondri	İki zarlı yapı, iç zarın büyümeleri vardır - üzerinde birçok enzim bulunan cristae, enerji metabolizmasının oksijen aşamasını sağlamak(kendi DNA'ları var)
6. Vakuoller	Bir bitki hücresinin temel organelleri; çözünmüş halde birçok organik madde, mineral tuz içerir; hayvan hücrelerinde bulunur
7. Ribozomlar	İki alt birimden oluşan küresel parçacıklar, sitoplazmada serbestçe bulunur veya EPS'nin zarlarına bağlanır; protein sentezi yapmak
8. Hücre iskeleti	Dış zar ve nükleer zarf ile yakından ilişkili protein liflerinin mikrotübül ve demetlerinden oluşan bir sistem
9. Flagella ve kirpikler	Hareket organellerinin genel bir yapısal planı vardır. Flagella ve kirpiklerin hareketi, her bir çiftin mikrotübüllerinin birbirine göre kaymasından kaynaklanır.

SORULAR VE GÖREVLER

1. Karbonhidratların hücredeki görevi nedir

1) katalitik 2) enerji 3) kalıtsal bilgilerin depolanması

4) protein biyosentezine katılım

1. DNA moleküllerinin hücredeki işlevi nedir?

1) bina 2) koruyucu 3) kalıtsal bilgilerin taşıyıcısı

4) güneş ışığı enerjisinin emilimi

1. Hücrede biyosentez sırasında,

1) organik maddelerin oksidasyonu 2) oksijen temini ve karbondioksitin uzaklaştırılması

3) daha karmaşık organik in-in oluşumu 4) nişastanın glikoza parçalanması

1. hükümlerden biri hücre teorisişey

1) Organizmaların hücreleri yapı ve işlev olarak aynıdır.

2) Bitki organizmaları hücrelerden oluşur

3) hayvan organizmaları hücrelerden oluşur

4) tüm alt ve üst organizmalar hücrelerden oluşur

1. kavram arasında ribozom ve protein sentezi belli bir bağlantı var. kavramı arasında da aynı ilişki vardır. hücre zarı ve aşağıdakilerden biri. Bu kavramı bulun.

1) maddelerin taşınması 2) ATP sentezi 3) hücre bölünmesi 4) yağ sentezi

1. Hücrenin iç ortamına denir

1) çekirdek 2) vakuol 3) sitoplazma 4) endoplazmik retikulum

1. Hücrenin çekirdeğinde bulunur

1) lizozomlar 2) kromozomlar 3) plastitler 4) mitokondri

1. Çekirdek hücrede nasıl bir rol oynar?

1) besin kaynağı içerir 2) organeller arasında iletişim kurar

3) hücreye madde girişini sağlar 4) ana hücre ile yavru hücre benzerliğini sağlar

1. Vücutta besin parçacıklarının sindirimi ve ölü hücrelerin uzaklaştırılması gerçekleşir.

1) Golgi aygıtı 2) lizozomlar 3) ribozomlar 4) endoplazmik retikulum

1. Hücredeki ribozomların görevi nedir?

1) karbonhidrat sentezler 2) protein sentezi yapar

3) proteinleri amino asitlere parçalamak 4) inorganik maddelerin birikimine katılmak

1. Mitokondride, kloroplastlardan farklı olarak,

1) karbonhidratların sentezi 2) enzimlerin sentezi 3) mineral maddelerin oksidasyonu

4) organik maddelerin oksidasyonu

1. Hücrelerde mitokondri bulunmaz

1) guguklu keten yosunu 2) şehir kırlangıçları 3) papağan balığı 4) stafilokok bakterileri

1. Kloroplastlar hücrelerde bulunur

1) tatlı su hidrası 2) beyaz mantar miselyumu 3) kızılağaç sapı 4) pancar yaprağı

1. Ototrofik organizmaların hücreleri, içlerindeki mevcudiyetleri ile heterotrofik hücrelerden farklıdır.

1) plastid 2) zarlar 3) vakuoller 4) kromozomlar

1. Yoğun kabuk, sitoplazma, nükleer madde, ribozomlar, plazma zarında hücreler bulunur

1) alg 2) bakteri 3) mantar 4) hayvanlar

1. Bir hücrede endoplazmik retikulum

1) Organik maddelerin taşınmasını gerçekleştirir

2) hücreyi ortamdan veya diğer hücrelerden kısıtlar

3) enerji oluşumuna katılır

4) hücrenin işaretleri ve özellikleri hakkında kalıtsal bilgileri korur

1. Mantar hücrelerinde fotosentez gerçekleşmez çünkü. onlar eksik

1) kromozomlar 2) ribozomlar 3) mitokondri 4) plastidler

1. Hücresel bir yapıları yoktur, sadece diğer organizmaların hücrelerinde aktiftirler.

1) bakteriler 2) virüsler 3) algler 4) protozoa

1. İnsan ve hayvan hücrelerinde enerji kaynağı olarak kullanılır

1) hormonlar ve vitaminler 2) su ve karbondioksit

3) inorganik maddeler 4) proteinler, yağlar ve karbonhidratlar

1. Kavram dizilerinden hangisi bedeni tek bir sistem olarak yansıtır?

1) Moleküller - hücreler - dokular - organlar - organ sistemleri - organizma

2) Organ sistemleri - organlar - dokular - moleküller - hücreler - organizma

3) Organ - dokular - organizma - hücre - moleküller - organ sistemleri

4) Moleküller - dokular - hücreler - organlar - organ sistemleri - organizma

Hücre- yaşayan bir sistemin temel birimi. Canlı bir hücrenin belirli bir işlevi yerine getirmekten sorumlu olan çeşitli yapılarına, tüm organizmanın organları gibi organel denir. Hücredeki belirli işlevler, hücre çekirdeği, mitokondri, vb. Gibi belirli bir şekle sahip hücre içi yapılar, organeller arasında dağıtılır.

Hücre yapıları:

sitoplazma. Hücrenin, plazma zarı ile çekirdek arasında bulunan zorunlu kısmı. sitozol viskoz sulu bir çözeltidir çeşitli tuzlar ve protein filamentleri sistemi tarafından nüfuz edilen organik maddeler - hücre iskeletleri. Hücrenin kimyasal ve fizyolojik işlemlerinin çoğu sitoplazmada gerçekleşir. Yapı: Sitosol, hücre iskeleti. Fonksiyonlar: çeşitli organelleri, hücrenin iç ortamını içerir
hücre zarı. Hayvanların, bitkilerin her hücresi, plazma zarı tarafından çevreden veya diğer hücrelerden sınırlandırılır. Bu zarın kalınlığı o kadar küçüktür ki (yaklaşık 10 nm) ancak elektron mikroskobu ile görülebilir.

lipidler zarda çift katman oluştururlar ve proteinler tüm kalınlığına nüfuz eder, lipit katmanında farklı derinliklere daldırılır veya zarın dış ve iç yüzeylerinde bulunur. Diğer tüm organellerin zarlarının yapısı plazma zarına benzer. Yapı: çift katmanlı lipidler, proteinler, karbonhidratlar. Fonksiyonlar: kısıtlama, hücre şeklinin korunması, hasara karşı koruma, maddelerin alımını ve uzaklaştırılmasını düzenleyici.

lizozomlar. Lizozomlar zarlı organellerdir. Oval bir şekle ve 0,5 mikron çapa sahiptirler. Organik maddeyi parçalayan bir dizi enzim içerirler. Lizozom zarı çok güçlüdür ve kendi enzimlerinin hücrenin sitoplazmasına girmesini engeller, ancak lizozom herhangi bir dış etkiden zarar görürse, hücrenin tamamı veya bir kısmı yok edilir.
Lizozomlar bitki, hayvan ve mantarların tüm hücrelerinde bulunur.

Çeşitli organik parçacıkların sindirimini gerçekleştiren lizozomlar, hücredeki kimyasal ve enerji süreçleri için ek "hammaddeler" sağlar. Açlık sırasında lizozom hücreleri, hücreyi öldürmeden bazı organelleri sindirir. Bu tür kısmi sindirim, hücreye bir süre için gerekli minimum besin maddelerini sağlar. Bazen lizozomlar, hayvanlardaki gelişim süreçlerinde önemli bir rol oynayan tüm hücreleri ve hücre gruplarını sindirir. Bir iribaşın kurbağaya dönüşmesi sırasında kuyruğun kaybolması buna bir örnektir. Yapısı: oval şekilli kesecikler, dışta zar, içte enzimler. Fonksiyonlar: organik maddelerin parçalanması, ölü organellerin yok edilmesi, kullanılmış hücrelerin yok edilmesi.

Golgi kompleksi. Endoplazmik retikulumun boşluklarının ve tübüllerinin lümenlerine giren biyosentez ürünleri konsantre edilir ve Golgi aygıtında taşınır. Bu organel 5-10 µm büyüklüğündedir.

Yapı: zarlarla çevrili boşluklar (veziküller). Fonksiyonlar: biriktirme, paketleme, organik maddelerin atılımı, lizozom oluşumu

Endoplazmik retikulum. Endoplazmik retikulum, bağlı boşlukların açık bir yapısı olan bir hücrenin sitoplazmasında organik maddelerin sentezi ve taşınması için bir sistemdir.
20 nm çapında bir küre gibi görünen en küçük hücre organelleri olan endoplazmik retikulumun zarlarına çok sayıda ribozom bağlanır. ve RNA ve proteinden oluşur. Ribozomlar protein sentezinin gerçekleştiği yerdir. Daha sonra yeni sentezlenen proteinler, hücre içinde hareket ettikleri boşluklar ve tübüller sistemine girerler. Ribozom zarlarının yüzeyinde boşluklar, tübüller, zarlardan tübüller. Fonksiyonlar: ribozomların yardımıyla organik maddelerin sentezi, maddelerin taşınması.

ribozomlar. Ribozomlar endoplazmik retikulumun zarlarına bağlanır veya sitoplazmada serbestçe bulunur, gruplar halinde düzenlenir ve üzerlerinde proteinler sentezlenir. Protein bileşimi, ribozomal RNA İşlevleri: Protein biyosentezini sağlar (bir protein molekülünden bir protein molekülü).
mitokondri. Mitokondri enerji organelleridir. Mitokondrinin şekli farklıdır, geri kalan, çubuk şeklinde, ortalama çapı 1 mikron olan filamentli olabilirler. ve 7 µm uzunluğunda. Mitokondri sayısı, hücrenin fonksiyonel aktivitesine bağlıdır ve böceklerin uçan kaslarında on binlerce kişiye ulaşabilir. Mitokondri harici olarak bir dış zarla çevrilidir, altında çok sayıda büyüme oluşturan bir iç zar vardır - cristae.

Mitokondrinin içinde RNA, DNA ve ribozomlar bulunur. Hücrenin ve bir bütün olarak organizmanın yaşamı için gerekli olan mitokondride gıda maddelerinin enerjisinin ATP enerjisine dönüştürüldüğü özel enzimler, zarlarına yerleştirilmiştir.

Zar, matris, büyümeler - cristae. Fonksiyonlar: bir ATP molekülünün sentezi, kendi proteinlerinin, nükleik asitlerin, karbonhidratların, lipidlerin sentezi, kendi ribozomlarının oluşumu.

plastidler. Sadece bitki hücresinde: lökoplastlar, kloroplastlar, kromoplastlar. Fonksiyonlar: yedek organik maddelerin birikmesi, tozlaşan böceklerin çekiciliği, ATP ve karbonhidratların sentezi. Kloroplastlar, 4-6 mikron çapında bir disk veya top şeklindedir. Çift membranlı - dış ve iç. Kloroplastın içinde, birbirine ve kloroplastın iç zarına bağlı DNA ribozomları ve özel zar yapıları vardır - grana. Her kloroplast, daha iyi ışık yakalama için kademeli olarak düzenlenmiş yaklaşık 50 tane içerir. Klorofil, güneş ışığının enerjisinin ATP'nin kimyasal enerjisine dönüştürülmesi sayesinde gran zarlarda bulunur. ATP'nin enerjisi, başta karbonhidratlar olmak üzere organik bileşiklerin sentezi için kloroplastlarda kullanılır.
kromoplastlar. Kromoplastlarda bulunan kırmızı ve sarı pigmentler bitkinin çeşitli kısımlarına kırmızı ve sarı renklerini verir. havuç, domates meyveleri.

Lökoplastlar, yedek besin - nişastanın birikme yeridir. Özellikle patates yumrularının hücrelerinde çok sayıda lökoplast bulunur. Işıkta, lökoplastlar kloroplastlara dönüşebilir (bunun sonucunda patates hücreleri yeşile döner). Sonbaharda kloroplastlar kromoplastlara dönüşür ve yeşil yapraklar ve meyveler sararır ve kırmızıya döner.

Çağrı Merkezi. Birbirine dik yerleştirilmiş iki silindir, merkezcilden oluşur. Fonksiyonlar: iş mili dişleri için destek

Hücresel kapanımlar ya sitoplazmada görünür ya da hücrenin ömrü boyunca kaybolur.

Granül şeklindeki yoğun kapanımlar, henüz uzaklaştırılamayan yedek besinler (nişasta, proteinler, şekerler, yağlar) veya hücre atık ürünleri içerir. Bitki hücrelerinin tüm plastidleri, yedek besinleri sentezleme ve biriktirme yeteneğine sahiptir. Bitki hücrelerinde, yedek besinlerin birikimi vakuollerde meydana gelir.

Tahıllar, granüller, damlalar Fonksiyonlar: organik madde ve enerji depolayan kalıcı olmayan oluşumlar

Çekirdek. İki zarın nükleer zarfı, nükleer meyve suyu, nükleol. Fonksiyonlar: hücrede kalıtsal bilgilerin depolanması ve çoğaltılması, RNA sentezi - bilgi, taşıma, ribozom. Sporlar, çekirdek ile sitoplazma arasında aktif bir madde alışverişinin gerçekleştirildiği nükleer zarda bulunur. Çekirdek, yalnızca belirli bir hücrenin tüm özellikleri ve özellikleri hakkında değil, ona devam etmesi gereken süreçler (örneğin, protein sentezi) hakkında değil, aynı zamanda bir bütün olarak organizmanın özellikleri hakkında da kalıtsal bilgileri depolar. Bilgi, kromozomların ana parçası olan DNA moleküllerinde kaydedilir. Çekirdek bir nükleol içerir. Çekirdek, içinde kalıtsal bilgiler içeren kromozomların varlığı nedeniyle, hücrenin tüm hayati aktivitesini ve gelişimini kontrol eden bir merkezin işlevlerini yerine getirir.

Biyoloji sınavından görev 4 için teori

Biyolojik bir sistem olarak hücre

Modern hücresel teori, ana hükümleri, dünyanın modern doğa bilimleri resminin oluşumundaki rolü. Hücre hakkında bilgi geliştirme. Organizmaların hücresel yapısı, organik dünyanın birliğinin temeli, canlı doğanın ilişkisinin kanıtıdır.

Modern hücresel teori, ana hükümleri, dünyanın modern doğa bilimleri resminin oluşumundaki rolü

Temel kavramlardan biri modern biyoloji tüm canlı organizmaların hücresel bir yapıya sahip olduğu fikridir. Hücrenin yapısının incelenmesi, hayati aktivitesi ve hücre ile etkileşimi çevre bilimle meşgul sitolojişimdi yaygın olarak hücre biyolojisi olarak anılır. Sitoloji, görünümünü hücresel teorinin formülasyonuna borçludur (1838-1839, M. Schleiden, T. Schwann, 1855'te R. Virchow tarafından desteklenmiştir).

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

Hücre teorisinin ana hükümleri:

1. Hücre, canlı organizmaların yapı, yaşam aktivitesi, büyüme ve gelişme birimidir - hücrenin dışında yaşam yoktur.
2. hücre - tek sistem belirli bir bütünsel oluşumu temsil eden, birbiriyle doğal olarak bağlantılı bir dizi unsurdan oluşan.
3. Tüm organizmaların hücreleri kendi yollarıyla benzerdir. kimyasal bileşim, Yapı ve işlev.
4. Yeni hücreler, yalnızca ana hücrelerin ("hücreden hücre") bölünmesinin bir sonucu olarak oluşur.
5. Çok hücreli organizmaların hücreleri dokuları oluşturur ve organlar dokulardan oluşur. Bir organizmanın bir bütün olarak yaşamı, onu oluşturan hücrelerin etkileşimi ile belirlenir.
6. Çok hücreli organizmaların hücreleri, eksiksiz bir gen grubuna sahiptir, ancak farklı gen gruplarının onlar için çalışması nedeniyle birbirinden farklıdır, bu da hücrelerin morfolojik ve fonksiyonel çeşitliliği - farklılaşma ile sonuçlanır.

Hücre teorisinin yaratılması sayesinde, hücrenin yaşamın en küçük birimi, canlıların tüm belirti ve özelliklerini taşıyan temel bir canlı sistem olduğu ortaya çıktı. Hücre teorisinin formülasyonu, kalıtım ve değişkenlik üzerine görüşlerin geliştirilmesi için en önemli ön koşul haline geldi, çünkü onların doğasının ve içsel kalıplarının tanımlanması kaçınılmaz olarak canlı organizmaların yapısının evrenselliğini önerdi. Hücrelerin kimyasal bileşiminin ve yapısal planının birliğini ortaya çıkarmak, canlı organizmaların kökeni ve evrimi hakkında fikirlerin geliştirilmesi için bir itici güç olarak hizmet etti. Ayrıca tek bir hücreden çok hücreli organizmaların köken alma sürecinde embriyonik gelişme modern embriyolojinin dogması haline gelmiştir.

Hücre hakkında bilgi gelişimi

17. yüzyıla kadar insan, kendisini çevreleyen nesnelerin mikro yapısı hakkında hiçbir şey bilmiyordu ve dünyayı çıplak gözle algılıyordu. Mikrokozmosu incelemek için kullanılan alet olan mikroskop, yaklaşık 1590'da Hollandalı mekanikçiler G. ve Z. Jansen tarafından icat edildi, ancak kusuru yeterince küçük nesneleri incelemeyi imkansız hale getirdi. Bu alandaki ilerlemeye yalnızca K. Drebbel'in (1572-1634) sözde bileşik mikroskobu temel alan yaratması katkıda bulunmuştur.

1665 yılında İngiliz fizikçi R. Hooke (1635-1703) mikroskop tasarımını ve mercek taşlama teknolojisini geliştirdi ve görüntü kalitesinin arttığından emin olmak için altındaki mantar kısımlarını inceledi, odun kömürü ve canlı bitkiler. Kesitlerde bal peteğine benzeyen en küçük gözenekleri buldu ve onlara hücre adını verdi (lat. selüloz hücre, hücre). R. Hooke'un hücrenin ana bileşenini dikkate aldığını belirtmek ilginçtir. hücre zarı.

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

R. Hooke ve diğer bilim adamlarının gördüklerinin doğru olduğundan emin olmak için, özel bir eğitimi olmayan Hollandalı tüccar A. van Leeuwenhoek, bağımsız olarak mevcut olandan temelde farklı bir mikroskop tasarımı geliştirdi ve lens üretimini geliştirdi. teknoloji. Bu, 275-300 katlık bir artış elde etmesine ve yapının diğer bilim adamları tarafından teknik olarak erişilemeyen bu tür ayrıntılarını dikkate almasına izin verdi. A. van Leeuwenhoek emsalsiz bir gözlemciydi: Gördüklerini mikroskop altında dikkatlice çizdi ve açıkladı, ancak açıklamaya çalışmadı. Bakteriler de dahil olmak üzere tek hücreli organizmaları keşfetti, bitki hücrelerinde çekirdek, kloroplast, hücre duvarlarının kalınlaşmasını buldu, ancak keşifleri çok daha sonra değerlendirilebilirdi.

19. yüzyılın ilk yarısında organizmaların iç yapısının bileşenlerinin keşifleri birbiri ardına geldi. G. Güve bitki hücrelerinde ayırt edilir yaşam meselesi ve sulu bir sıvı - hücre özsuyu, bulunan gözenekler. İngiliz botanikçi R. Brown (1773-1858) 1831 yılında orkide hücrelerinde çekirdeği keşfetti, daha sonra tüm bitki hücrelerinde bulundu. Çek bilim adamı J. Purkinje (1787-1869), çekirdeği olmayan bir hücrenin yarı sıvı jelatinimsi içeriğini belirtmek için "protoplazma" (1840) terimini tanıttı. Belçikalı botanikçi M. Schleiden (1804-1881), yüksek bitkilerin çeşitli hücresel yapılarının gelişimini ve farklılaşmasını inceleyen tüm bitki organizmalarının tek bir hücreden geldiğini kanıtlayan tüm çağdaşlarından daha ileri gitti. Ayrıca soğan ölçeği hücrelerinin çekirdeğindeki yuvarlak çekirdekçik cisimlerini de düşündü (1842).

1827'de Rus embriyolog K. Baer, ​​insanların ve diğer memelilerin yumurtalarını keşfetti ve böylece vücudun yalnızca erkek gametlerden geliştiği fikrini çürüttü. Ek olarak, tek bir hücreden çok hücreli bir hayvan organizmasının oluşumunu kanıtladı - döllenmiş bir yumurta ve çok hücreli hayvanların embriyonik gelişim aşamalarının benzerliğini, bu da kökenlerinin birliğini önerdi. 19. yüzyılın ortalarında biriken bilgiler, hücresel teori haline gelen genellemeyi gerektiriyordu. Biyoloji, formülasyonunu, kendi verilerine ve M. Schleiden'in bitkilerin gelişimi hakkındaki sonuçlarına dayanarak, mikroskop altında görülebilen herhangi bir oluşumda bir çekirdek varsa, bunu öneren Alman zoolog T. Schwann'a (1810-1882) borçludur. o zaman bu oluşum hücredir. Bu kritere dayanarak, T. Schwann hücre teorisinin ana hükümlerini formüle etti.

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

Hücre teorisinin yaratılmasından bu yana, organizmanın yapısının, fonksiyonunun ve gelişiminin bir birimi olarak hücre doktrini sürekli olarak geliştirilmiştir. 19. yüzyılın sonunda, mikroskobik teknolojideki gelişmeler sayesinde hücrenin yapısı netleştirildi, organeller tanımlandı - hücrenin çeşitli işlevleri yerine getiren bölümleri, yeni hücre oluşum yöntemleri (mitoz, mayoz) incelendi ve kalıtsal özelliklerin transferinde hücre yapılarının büyük önemi ortaya çıktı. En son fiziksel ve kimyasal araştırma yöntemlerinin kullanılması, kalıtsal bilgilerin depolanması ve iletilmesi süreçlerinin yanı sıra hücre yapılarının her birinin ince yapısını incelemeyi mümkün kıldı. Bütün bunlar, hücre biliminin bağımsız bir bilgi dalına ayrılmasına katkıda bulundu - sitoloji.

Organizmaların hücresel yapısı, tüm organizmaların hücrelerinin yapısının benzerliği - organik dünyanın birliğinin temeli, canlı doğa ilişkisinin kanıtı

Şu anda bilinen tüm canlı organizmalar (bitkiler, hayvanlar, mantarlar ve bakteriler) hücresel bir yapıya sahiptir. Hücresel bir yapıya sahip olmayan virüsler bile sadece hücrelerde çoğalabilir. Bir hücre, tüm tezahürlerinde, özellikle metabolizma ve enerji dönüşümü, homeostaz, büyüme ve gelişme, üreme ve sinirlilik gibi doğasında bulunan, yaşamın temel yapısal ve işlevsel bir birimidir. Aynı zamanda kalıtsal bilgilerin depolandığı, işlendiği ve gerçekleştiği hücrelerdir.

Hücrelerin tüm çeşitliliğine rağmen, onlar için yapısal plan aynıdır: hepsi şunları içerir: kalıtsal aparatdalmış sitoplazma ve çevreleyen hücre hücre zarı.

Hücre, uzun bir evrimin sonucu olarak ortaya çıktı. organik dünya. Hücrelerin çok hücreli bir organizmada birleştirilmesi basit bir toplam değildir, çünkü her hücre, canlı bir organizmanın doğasında bulunan tüm özellikleri korurken, aynı zamanda belirli bir işlevi yerine getirmesi nedeniyle yeni özellikler kazanır. Bir yandan, çok hücreli bir organizma kurucu parçalarına - hücrelere ayrılabilir, ancak diğer yandan onları tekrar bir araya getirerek, yeni özellikler yalnızca etkileşimde ortaya çıktığından, bütünsel bir organizmanın işlevlerini geri yüklemek imkansızdır. sistemin parçaları. Bu, canlıyı, ayrık ve integralin birliğini karakterize eden ana kalıplardan birini gösterir. Küçük boyut ve önemli sayıda hücre, çok hücreli organizmalarda hızlı bir metabolizma sağlamak için gerekli olan geniş bir yüzey alanı oluşturur. Ayrıca vücudun bir bölümünün ölmesi durumunda hücrelerin çoğalması nedeniyle bütünlüğü geri kazanılabilir. Hücre dışında, kalıtsal bilgilerin depolanması ve iletilmesi, enerjinin daha sonra işe dönüştürülmesi ile depolanması ve aktarılması imkansızdır. Son olarak, çok hücreli bir organizmada hücreler arasındaki işlevlerin bölünmesi, organizmaların çevrelerine uyum sağlamaları için geniş fırsatlar sağladı ve organizasyonlarının karmaşıklığı için bir ön koşuldu.

Böylece, tüm canlı organizmaların hücrelerinin yapısının planının birliğinin kurulması, Dünyadaki tüm yaşamın kökeninin birliğinin kanıtı olarak hizmet etti.

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

Hücre teorisine göre hücre, canlının tüm özelliklerini taşıyan organizmaların en küçük yapısal ve işlevsel birimidir. Hücre sayısına göre, organizmalar tek hücreli ve çok hücreli olarak ayrılır. Tek hücreli organizmaların hücreleri bağımsız organizmalar olarak var olurlar ve bir canlının tüm işlevlerini yerine getirirler. Tüm prokaryotlar tek hücrelidir ve bir dizi ökaryot (birçok alg, mantar ve protozoa türü), olağanüstü çeşitlilikte şekil ve büyüklüklerle hayrete düşer. Bununla birlikte, çoğu organizma hala çok hücrelidir. Hücreleri, belirli işlevleri yerine getirmek ve morfolojik özelliklerde yansıtılamayan ancak yansıtılamayan doku ve organları oluşturmak için uzmanlaşmıştır. Örneğin, insan vücudu, çok çeşitli şekil ve boyutlara sahip yaklaşık 200 türle temsil edilen yaklaşık 10 14 hücreden oluşur.

Hücrelerin şekli yuvarlak, silindirik, kübik, prizmatik, disk şeklinde, iğ şeklinde, yıldız şeklinde vb. olabilir. Böylece yumurtalar yuvarlak, epitel hücreleri silindirik, kübik ve prizmatik, kırmızı kan hücreleri ise bikonkav disk şeklinde, kas dokusu hücreleri iğ şeklinde ve yıldız şeklinde - sinir dokusu hücreleri. Bazı hücreler kalıcı bir şekle sahip değildir. Bunlar, her şeyden önce, kan lökositlerini içerir.

Hücre boyutları da önemli ölçüde değişir: çok hücreli bir organizmanın çoğu hücresi, 10 ila 100 mikron arasında ve en küçüğü - 2-4 mikron arasında boyutlara sahiptir. Alt sınır, hücrenin hayati aktiviteyi sağlamak için minimum madde ve yapıya sahip olması gerektiği ve çok büyük hücre boyutlarının çevre ile madde ve enerji alışverişini önleyeceği ve ayrıca koruma süreçlerini engelleyeceği gerçeğinden kaynaklanmaktadır. homeostaz. Ancak bazı hücreler çıplak gözle görülebilir. Her şeyden önce, bunlar karpuz ve elma ağaçlarının meyvelerinin yanı sıra balık ve kuşların yumurtalarını içerir. Hücrenin doğrusal boyutlarından biri ortalamayı aşsa bile, geri kalan her şey norma karşılık gelir. Örneğin, bir nöron büyümesinin uzunluğu 1 m'yi geçebilir, ancak çapı yine de ortalama değere karşılık gelecektir. Hücre boyutu ile vücut boyutu arasında doğrudan bir ilişki yoktur. Yani bir filin ve bir farenin kas hücreleri aynı büyüklüktedir.

Prokaryotik ve ökaryotik hücreler

Yukarıda bahsedildiği gibi, hücreler birçok benzer fonksiyonel özelliğe ve morfolojik özelliklere sahiptir. Her biri içine daldırılmış bir sitoplazmadan oluşur. kalıtsal aparat ve dış ortamdan ayrılmış hücre zarı, veya plazmalemma, metabolizma ve enerji sürecine müdahale etmez. Hücre zarının dışında, hücrenin korunmasına hizmet eden ve bir tür dış iskeleti olan çeşitli maddelerden oluşan bir hücre duvarı da olabilir.

Sitoplazma, plazma zarı ile genetik bilgiyi içeren yapı arasındaki boşluğu dolduran hücrenin tüm içeriğidir. Ana maddeden oluşur - hiyaloplazma- ve içine daldırılmış organeller ve kapanımlar. organeller- bunlar, belirli işlevleri yerine getiren hücrenin kalıcı bileşenleridir ve inklüzyonlar, hücrenin ömrü boyunca ortaya çıkan ve kaybolan, esas olarak depolama veya boşaltım işlevlerini yerine getiren bileşenlerdir. İnklüzyonlar genellikle katı ve sıvı olarak ayrılır. Katı kapanımlar esas olarak granüllerle temsil edilir ve farklı bir yapıya sahip olabilir, vakuoller ve yağ damlaları ise sıvı kapanımlar olarak kabul edilir.

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

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

Prokaryotik bir hücrede genetik bilgiyi depolayan sitoplazmanın bölgesine denir. nükleoid. Prokaryotik hücrelerin sitoplazmasında, esas olarak bir tür organel, ribozom bulunur ve zarlarla çevrili organeller tamamen yoktur. Bakteriler prokaryotlardır.

Bir ökaryotik hücre, gelişme aşamalarından en az birinde, çekirdek- DNA'nın bulunduğu özel bir yapı.

sitoplazma ökaryotik hücreler zarlı ve zarlı olmayan organellerin önemli bir çeşitliliğinde farklılık gösterir. İle ökaryotik organizmalar bitkiler, hayvanlar ve mantarları içerir. Prokaryotik hücrelerin boyutu, kural olarak, ökaryotik hücrelerin boyutundan daha küçük bir büyüklük sırasıdır. Prokaryotların çoğu tek hücreli organizmalardır, ökaryotlar ise çok hücrelidir.

Bitki, hayvan, bakteri ve mantar hücrelerinin yapısının karşılaştırmalı özellikleri

Prokaryotların ve ökaryotların karakteristik özelliklerine ek olarak, bitki, hayvan, mantar ve bakteri hücrelerinin bir takım başka özellikleri de vardır. Yani bitki hücreleri belirli organelleri içerir - kloroplastlar fotosentez yapma yeteneklerini belirleyen , diğer organizmalarda bu organeller bulunmaz. Tabii ki, bu, diğer organizmaların fotosentez yapamayacağı anlamına gelmez, çünkü örneğin bakterilerde, sitoplazmada plazmalemma ve bireysel zar veziküllerinin invajinasyonunda meydana gelir.

Bitki hücreleri genellikle hücre özsuyuyla dolu büyük kofullar içerir. Hayvanların, mantarların ve bakterilerin hücrelerinde de bulunurlar, ancak tamamen farklı bir kökene sahiptirler ve farklı işlevleri yerine getirirler. Katı kapanımlar şeklinde bulunan ana rezerv madde bitkilerde nişasta, hayvanlarda ve mantarlarda glikojen ve bakterilerde glikojen veya volutindir.

Bu organizma gruplarının bir başka ayırt edici özelliği, yüzey aparatının organizasyonudur: hayvan organizmalarının hücrelerinin bir hücre duvarı yoktur, plazma zarları sadece ince bir glikokaliks ile kaplanır, geri kalanı ise buna sahiptir. Bu tamamen anlaşılabilir bir durumdur, çünkü hayvanların beslenme şekli, fagositoz sürecinde gıda parçacıklarının yakalanmasıyla ilişkilidir ve bir hücre duvarının varlığı onları bu olasılıktan mahrum bırakacaktır. Hücre duvarının bir parçası olan maddenin kimyasal yapısı aynı değildir. çeşitli gruplar canlı organizmalar: bitkilerde selüloz ise, mantarlarda kitin ve bakterilerde müreindir. Bitki, hayvan, mantar ve bakteri hücrelerinin yapısının karşılaştırmalı özellikleri

işaret	bakteri	Hayvanlar	Mantarlar	Bitkiler
besleme yöntemi	heterotrofik veya ototrofik	heterotrofik	heterotrofik	ototrofik
Kalıtsal bilgilerin organizasyonu	prokaryotlar	ökaryotlar	ökaryotlar	ökaryotlar
DNA lokalizasyonu	nükleoid, plazmitler	çekirdek, mitokondri	çekirdek, mitokondri	Çekirdek, mitokondri, plastidler
hücre zarı	Orada	Orada	Orada	Orada
hücre çeperi	Müreinovaya	—	chitinous	selülozik
sitoplazma	Orada	Orada	Orada	Orada
organeller	ribozomlar	Hücre merkezi dahil olmak üzere zar ve zar olmayan	Membran ve zar olmayan	Plastidler dahil olmak üzere zar ve zar olmayan
Hareket organelleri	Flagella ve villus	Flagella ve kirpikler	Flagella ve kirpikler	Flagella ve kirpikler
kofullar	Nadiren	kasılma, sindirim	Ara sıra	Hücre özsuyu ile merkezi vakuol
Kapanımlar	glikojen, volutin	glikojen	glikojen	Nişasta

Farklı yaban hayatı krallıklarının temsilcilerinin hücrelerinin yapısındaki farklılıklar şekilde gösterilmiştir.

Hücrenin kimyasal bileşimi. Makro ve mikro elementler. Hücreyi oluşturan inorganik ve organik maddelerin (proteinler, nükleik asitler, karbonhidratlar, lipidler, ATP) yapı ve fonksiyonlarının ilişkisi. Kimyasalların hücre ve insan vücudundaki rolü

Hücrenin kimyasal bileşimi

Canlı organizmaların bileşiminde, bugüne kadar keşfedilen D. I. Mendeleev'in Periyodik Element Tablosunun kimyasal elementlerinin çoğu bulunmuştur. Bir yandan cansız doğada bulunmayacak tek bir element içermezler, öte yandan cansız doğa ve canlı organizmalardaki konsantrasyonları önemli ölçüde farklılık gösterir.

Bu kimyasal elementler inorganik ve organik maddeler oluşturur. Canlı organizmalarda inorganik maddelerin baskın olmasına rağmen, kimyasal bileşimlerinin benzersizliğini ve genel olarak yaşam olgusunu belirleyen organik maddelerdir, çünkü esas olarak organizmalar tarafından hayati aktivite sürecinde sentezlenirler ve önemli bir rol oynarlar. reaksiyonlar.

Bilim, organizmaların kimyasal bileşiminin ve bunlarda meydana gelen kimyasal reaksiyonların incelenmesiyle ilgilenir. biyokimya.

Farklı hücre ve dokulardaki kimyasalların içeriğinin önemli ölçüde değişebileceğine dikkat edilmelidir. Örneğin, hayvan hücrelerinde organik bileşikler arasında proteinler baskınken, bitki hücrelerinde karbonhidratlar baskındır.

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

Makro ve mikro elementler

Canlı organizmalarda yaklaşık 80 kimyasal element bulunur, ancak bu elementlerin sadece 27'sinin hücre ve vücutta işlevleri vardır. Geri kalan elementler eser miktarlarda bulunur ve yiyecek, su ve hava yoluyla alınmış gibi görünmektedir. Vücuttaki kimyasal elementlerin içeriği önemli ölçüde değişir. Konsantrasyona bağlı olarak, makro besinlere ve mikro elementlere ayrılırlar.

Her birinin konsantrasyonu makro besinler vücutta% 0.01'i aşıyor ve toplam içeriği% 99. Makrobesinler arasında oksijen, karbon, hidrojen, azot, fosfor, kükürt, potasyum, kalsiyum, sodyum, klor, magnezyum ve demir bulunur. Bu elementlerin ilk dördü (oksijen, karbon, hidrojen ve nitrojen) olarak da adlandırılır. organojenik Ana organik bileşiklerin bir parçası oldukları için. Fosfor ve kükürt ayrıca proteinler ve nükleik asitler gibi bir dizi organik maddenin bileşenleridir. Fosfor, kemiklerin ve dişlerin oluşumu için gereklidir.

Kalan makro besinler olmadan vücudun normal işleyişi imkansızdır. Bu nedenle, potasyum, sodyum ve klor, hücrelerin uyarılma süreçlerinde yer alır. Potasyum ayrıca birçok enzimin çalışması ve hücrede suyu tutması için gereklidir. Kalsiyum, bitkilerin, kemiklerin, dişlerin ve yumuşakça kabuklarının hücre duvarlarında bulunur ve kas kasılması ve hücre içi hareket için gereklidir. Magnezyum, klorofilin bir bileşenidir - fotosentez akışını sağlayan pigment. Ayrıca protein biyosentezinde yer alır. Demir, kanda oksijen taşıyan hemoglobinin bir parçası olmasının yanı sıra, solunum ve fotosentez süreçleri ile birçok enzimin işleyişi için gereklidir.

eser elementler vücutta %0.01'den daha az konsantrasyonlarda bulunurlar ve hücredeki toplam konsantrasyonları %0.1'e bile ulaşmaz. Eser elementler arasında çinko, bakır, manganez, kobalt, iyot, flor vb. bulunur. Çinko pankreas hormonu insülininin bir parçasıdır, bakır fotosentez ve solunum için gereklidir. Kobalt, yokluğu anemiye yol açan B12 vitamininin bir bileşenidir. İyot, metabolizmanın normal seyrini sağlayan tiroid hormonlarının sentezi için gereklidir ve flor, diş minesinin oluşumu ile ilişkilidir.

Makro ve mikro elementlerin metabolizmasının hem eksikliği hem de fazlalığı veya ihlali gelişmeye yol açar. çeşitli hastalıklar. Özellikle kalsiyum ve fosfor eksikliği raşitizme, azot eksikliği şiddetli protein eksikliğine, demir eksikliği anemiye, iyot eksikliği ise tiroid hormonlarının oluşumunun bozulmasına ve metabolizma hızının düşmesine neden olur. Su ve gıda ile flor alımında büyük ölçüde bir azalma, diş minesinin yenilenmesinin ihlaline ve sonuç olarak çürüğe yatkınlığa neden olur. Kurşun hemen hemen tüm organizmalar için toksiktir. Fazlalığı, görme ve işitme kaybı, uykusuzluk, uykusuzluk ile kendini gösteren beyin ve merkezi sinir sisteminde geri dönüşü olmayan hasara neden olur. böbrek yetmezliği, kasılmalar, felç ve kanser gibi hastalıklara da yol açabilir. Akut kurşun zehirlenmesine ani halüsinasyonlar eşlik eder, koma ve ölümle sonuçlanır.

Makro ve mikro elementlerin eksikliği, gıdalardaki içeriklerini artırarak telafi edilebilir ve içme suyu hem de ilaç alarak. Bu nedenle, iyot deniz ürünlerinde ve iyotlu tuzda, yumurta kabuklarında kalsiyum vb.

Hücreyi oluşturan inorganik ve organik maddelerin (proteinler, nükleik asitler, karbonhidratlar, lipidler, ATP) yapı ve fonksiyonlarının ilişkisi. Kimyasalların hücre ve insan vücudundaki rolü

inorganik maddeler

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

Suçlu(H 2 O) - benzersiz fizikokimyasal özelliklere sahip hücrenin en yaygın inorganik maddesi. Tadı yok, rengi yok, kokusu yok. Tüm maddelerin yoğunluğu ve viskozitesi su ile tahmin edilir. Diğer birçok madde gibi su da üç kümelenme halinde olabilir: katı (buz), sıvı ve gaz (buhar). Suyun erime noktası 0°$C, kaynama noktası 100°$C'dir, ancak diğer maddelerin suda çözünmesi bu özellikleri değiştirebilir. Suyun ısı kapasitesi de oldukça yüksektir - 4200 kJ / mol K, bu da termoregülasyon süreçlerinde yer almasını mümkün kılar. Bir su molekülünde, hidrojen atomları 105 ° $'lık bir açıyla bulunurken, ortak elektron çiftleri daha elektronegatif oksijen atomu tarafından çekilir. Bu, su moleküllerinin dipol özelliklerini (bir ucu pozitif, diğeri negatif yüklü) ve su molekülleri arasında hidrojen bağlarının oluşma olasılığını belirler. Su moleküllerinin yapışması, yüzey gerilimi, kılcallık ve evrensel bir çözücü olarak suyun özelliklerinin altında yatmaktadır. Sonuç olarak, tüm maddeler suda çözünür (hidrofilik) ve içinde çözünmez (hidrofobik) olarak ayrılır. bunlar sayesinde benzersiz özellikler Suyun Dünya'daki yaşamın temeli haline geldiği önceden belirlenmiştir.

Vücut hücrelerindeki ortalama su içeriği aynı değildir ve yaşla birlikte değişebilir. Böylece, bir buçuk aylık bir insan embriyosunda, hücrelerdeki su içeriği% 97.5'e ulaşır, sekiz aylıkta -% 83, yenidoğanda% 74'e düşer ve bir yetişkinde ortalama% 66'dır. Bununla birlikte, vücut hücreleri su içeriği bakımından farklılık gösterir. Yani, kemikler yaklaşık %20 su, karaciğer - %70 ve beyin - %86 su içerir. Bir bütün olarak söylenebilir ki Hücrelerdeki su konsantrasyonu, metabolik hız ile doğru orantılıdır..

mineral tuzlarçözülmüş veya çözülmemiş durumda olabilir. çözünür tuzlar iyonlara - katyonlara ve anyonlara ayrışır. En önemli katyonlar, maddelerin zardan geçişini kolaylaştıran ve bir sinir uyarısının oluşumuna ve iletilmesine katılan potasyum ve sodyum iyonlarıdır; kas liflerinin kasılma ve kan pıhtılaşma süreçlerinde yer alan kalsiyum iyonlarının yanı sıra; klorofilin bir parçası olan magnezyum; hemoglobin de dahil olmak üzere bir dizi proteinin parçası olan demir. En önemli anyonlar, ATP ve nükleik asitlerin bir parçası olan fosfat anyonu ve ortamın pH'ındaki dalgalanmaları yumuşatan karbonik asit kalıntısıdır. Mineral tuzların iyonları hem suyun hücre içine girmesini hem de hücre içinde tutulmasını sağlar. Ortamdaki tuz konsantrasyonu hücredekinden daha düşükse, su hücreye nüfuz eder. İyonlar ayrıca sitoplazmanın tampon özelliklerini, yani hücrede sürekli asidik ve alkalin ürünlerin oluşumuna rağmen sitoplazmanın sabit bir hafif alkali pH'ını koruma kabiliyetini de belirler.

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

Ek olarak, asitler ve oksitler gibi diğer inorganik bileşikler organizmalarda üretilebilir. Böylece, insan midesinin parietal hücreleri, sindirim enzimi pepsini aktive eden hidroklorik asit üretir ve silikon oksit, at kuyruğu hücre duvarlarını emdirir ve diatom kabukları oluşturur. Son yıllarda nitrik oksitin (II) hücrelerde ve vücuttaki sinyalleşmedeki rolü de araştırılmıştır.

organik madde

Hücrenin organik maddelerinin genel özellikleri

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

karbonhidratlar

karbonhidratlar- bunlar, temel olarak üç kimyasal element içeren organik bileşiklerdir - karbon, hidrojen ve oksijen, ancak bir dizi karbonhidrat da azot veya kükürt içerir. Karbonhidratlar için genel formül C m (H 2 O) n'dir. Basit ve karmaşık karbonhidratlar olarak ikiye ayrılırlar.

Basit karbonhidratlar (monosakaritler) daha basit olanlara parçalanamayan tek bir şeker molekülü içerir. Bunlar kristalli maddelerdir, tadı tatlıdır ve suda yüksek oranda çözünürler. Monosakaritler hücredeki metabolizmada aktif rol alır ve karmaşık karbonhidratların - oligosakaritler ve polisakaritler - parçasıdır.

Monosakkaritler, karbon atomu sayısına (C3 -C 9) göre sınıflandırılır, örneğin, pentoz(C 5) ve heksozlar(6'dan). Pentozlar arasında riboz ve deoksiriboz bulunur. riboz RNA ve ATP'nin bir parçasıdır. deoksiriboz DNA'nın bir bileşenidir. Heksozlar (C6H12O 6) glukoz, fruktoz, galaktoz vb.'dir. glikoz(üzüm şekeri) bir enerji rezervi olduğu için insan kanı dahil tüm organizmalarda bulunur. Birçok karmaşık şekerin bir parçasıdır: sakaroz, laktoz, maltoz, nişasta, selüloz vb. fruktoz(meyve şekeri) meyve, bal, şeker pancarı kök bitkilerinde en yüksek konsantrasyonlarda bulunur. Sadece metabolik süreçlerde aktif rol almakla kalmaz, aynı zamanda sakarozun ve insülin gibi bazı polisakkaritlerin bir parçasıdır.

Çoğu monosakkaritler, gümüş bir ayna reaksiyonu verebilir ve Fehling sıvısını (bakır (II) sülfat ve potasyum-sodyum tartrat çözeltilerinin bir karışımı) ekleyerek ve kaynatarak bakırı azaltabilir.

İle oligosakkaritler birkaç monosakarit kalıntısı tarafından oluşturulan karbonhidratları içerir. Genellikle suda yüksek oranda çözünürler ve tatları tatlıdır. Bu kalıntıların sayısına bağlı olarak, disakkaritler (iki kalıntı), trisakaritler (üç) vb. sakaroz(pancar veya şeker kamışı) glikoz ve fruktoz artıklarından oluşur, bazı bitkilerin depolama organlarında bulunur. Özellikle şeker pancarı ve şeker kamışının köklerinde endüstriyel olarak elde edildikleri çok miktarda sakaroz bulunur. Karbonhidratların tatlılığı için bir ölçüt görevi görür. Laktoz, veya süt şeker annede bulunan glikoz ve galaktoz kalıntılarından oluşur. inek sütü. Maltoz(malt şekeri) iki glikoz kalıntısından oluşur. Bitki tohumlarında ve içinde bulunan polisakkaritlerin parçalanması sırasında oluşur. sindirim sistemi adam, bira üretiminde kullanılıyor.

polisakkaritler monomerleri mono- veya disakkarit kalıntıları olan biyopolimerlerdir. Çoğu polisakkarit suda çözünmez ve tatlandırılmamış tadı vardır. Bunlar nişasta, glikojen, selüloz ve kitini içerir. Nişasta- Bu, suyla ıslanmayan, ancak sıcak suyla demlendiğinde bir süspansiyon oluşturan beyaz bir toz maddedir - bir macun. Nişasta aslında iki polimerden oluşur, daha az dallanmış amiloz ve daha fazla dallanmış amilopektin (Şekil 2.9). Hem amiloz hem de amilopektinin monomeri glikozdur. Nişasta, tohumlarda, meyvelerde, yumrularda, rizomlarda ve bitkilerin diğer depolama organlarında büyük miktarlarda biriken bitkilerin ana rezerv maddesidir. Nişastaya kalitatif bir reaksiyon, nişastanın mavi-mor renge dönüştüğü iyot ile bir reaksiyondur.

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

Selüloz, veya selüloz, - bitkilerin ana referans polisakkariti. Selülozun monomeri glikozdur. Dallanmamış selüloz molekülleri, bitkilerin hücre duvarlarının bir parçası olan demetler oluşturur. Ahşabın temeli selülozdur, inşaatta, tekstil, kağıt, alkol ve birçok organik maddenin üretiminde kullanılır. Selüloz kimyasal olarak inerttir ve asitlerde veya alkalilerde çözünmez. Ayrıca insan sindirim sisteminin enzimleri tarafından parçalanmaz, ancak kalın bağırsaktaki bakteriler onu sindirmeye yardımcı olur. Ek olarak, lif, gastrointestinal sistem duvarlarının kasılmasını uyarır ve çalışmasını iyileştirmeye yardımcı olur.

kitin monomeri azot içeren bir monosakarit olan bir polisakarittir. Mantarların ve eklembacaklıların kabuklarının hücre duvarlarının bir parçasıdır. İnsan sindirim sisteminde de kitini sindirmek için enzim yoktur, sadece bazı bakterilerde bulunur.

Karbonhidratların işlevleri. Karbonhidratlar hücrede plastik (inşaat), enerji, depolama ve destek fonksiyonlarını yerine getirirler. Bitki ve mantarların hücre duvarlarını oluştururlar. 1 g karbonhidratın parçalanmasının enerji değeri 17.2 kJ'dir. Glikoz, fruktoz, sukroz, nişasta ve glikojen rezerv maddelerdir. Karbonhidratlar ayrıca özellikle hücre zarlarında glikolipidler ve glikoproteinler oluşturan karmaşık lipidlerin ve proteinlerin bir parçası olabilir. Karbonhidratların, glikoproteinlerin bileşiminde reseptörler olarak hareket ettikleri için, çevresel sinyallerin hücreler arası tanınması ve algılanmasındaki rolü daha az önemli değildir.

lipidler

lipidler hidrofobik özelliklere sahip düşük moleküler ağırlıklı maddelerin kimyasal olarak heterojen bir grubudur. Bu maddeler suda çözünmezler, içinde emülsiyonlar oluştururlar, ancak organik çözücülerde kolayca çözünürler. Lipidler dokunulduğunda yağlıdır, birçoğu kağıt üzerinde karakteristik kurumayan izler bırakır. Proteinler ve karbonhidratlarla birlikte hücrelerin ana bileşenlerinden biridir. Farklı hücrelerdeki lipidlerin içeriği aynı değildir, özellikle birçoğu bazı bitkilerin tohumlarında ve meyvelerinde, karaciğerde, kalpte, kanda.

Molekülün yapısına bağlı olarak, lipidler basit ve karmaşık olarak ayrılır. İle basit lipidler arasında nötr lipidler (yağlar), mumlar ve steroidler bulunur. karmaşık lipidler ayrıca lipid olmayan başka bir bileşen içerir. Bunların en önemlileri fosfolipitler, glikolipidler vb.

yağlar trihidrik alkol gliserol ve daha yüksek yağ asitlerinin esterleridir. Çoğu yağ asidi 14-22 karbon atomu içerir. Bunların arasında hem doymuş hem de doymamış, yani çift bağ içeren vardır. Doymuş yağ asitlerinden palmitik ve stearik asitler en yaygın olanlarıdır ve doymamış yağ asitlerinden oleiktir. Bazı doymamış yağ asitleri insan vücudunda sentezlenmez veya yetersiz miktarlarda sentezlenir ve bu nedenle vazgeçilmezdir. Gliserol kalıntıları hidrofilik başlıklar oluştururken, yağ asidi kalıntıları hidrofobik kuyruklar oluşturur.

Yağlar esas olarak hücrelerde bir depolama işlevi görür ve bir enerji kaynağı olarak hizmet eder. Şok emici ve ısı yalıtım işlevlerini yerine getiren deri altı yağ dokusu bakımından zengindirler ve suda yaşayan hayvanlarda da kaldırma kuvvetini arttırırlar. Bitkisel yağlar çoğunlukla doymamış yağ asitleri içerir, bu nedenle sıvıdırlar ve sıvı olarak adlandırılırlar. yağlar. Ayçiçeği, soya fasulyesi, kolza tohumu gibi birçok bitkinin tohumlarında yağlar bulunur.

mumlar yağ asitleri ve yağ alkollerinin esterleri ve karışımlarıdır. Bitkilerde, yaprağın yüzeyinde buharlaşmaya, patojenlerin girmesine vb. karşı koruma sağlayan bir film oluştururlar. Bazı hayvanlarda vücudu kaplar veya petek oluşturmaya yararlar.

İle steroidler hücre zarlarının temel bir bileşeni olan kolesterol gibi lipidlerin yanı sıra seks hormonları östradiol, testosteron, D vitamini vb. içerir.

fosfolipitler, gliserol ve yağ asitlerinin kalıntılarına ek olarak, bir ortofosforik asit kalıntısı içerir. Hücre zarlarının bir parçasıdırlar ve bariyer özelliklerini sağlarlar.

Glikolipidler ayrıca zarların bileşenleridir, ancak içerikleri düşüktür. Glikolipidlerin lipid olmayan kısmı karbonhidratlardır.

Lipidlerin işlevleri. Lipitler hücrede plastik (bina), enerji, depolama, koruyucu, boşaltım ve düzenleyici işlevleri yerine getirirler, ayrıca vitaminlerdir. Hücre zarlarının önemli bir bileşenidir. 1 g lipid parçalandığında 38,9 kJ enerji açığa çıkar. Bitki ve hayvanların çeşitli organlarında rezervde biriktirilirler. Ayrıca deri altı yağ dokusu koruyucudur. iç organlar hipotermi veya aşırı ısınmanın yanı sıra şoktan. Lipidlerin düzenleyici işlevi, bazılarının hormon olması gerçeğinden kaynaklanmaktadır. Böceklerin yağ gövdesi atılım için hizmet eder.

sincaplar

sincaplar- Bunlar, monomerleri peptit bağlarıyla bağlanan amino asitler olan yüksek moleküler bileşikler, biyopolimerlerdir.

amino asit bir amino grubu, bir karboksil grubu ve bir radikale sahip organik bir bileşik olarak adlandırılır. Toplamda, doğada, radikallerde ve karşılıklı düzenlemede farklılık gösteren yaklaşık 200 amino asit bulunur. fonksiyonel gruplar ancak bunlardan sadece 20 tanesi proteinlerin parçası olabilir. Bu amino asitler denir proteinojenik.

Ne yazık ki, tüm proteinojenik amino asitler insan vücudunda sentezlenemez, bu nedenle değiştirilebilir ve yeri doldurulamaz olarak ayrılırlar. Esansiyel olmayan amino asitler insan vücudunda gerekli miktarda oluşturulur ve yeri doldurulamaz- Numara. Gıdalardan gelmelidirler, ancak kısmen bağırsak mikroorganizmaları tarafından da sentezlenebilirler. 8 tamamen esansiyel amino asit vardır.Bunlar valin, izolösin, lösin, lisin, metionin, treonin, triptofan ve fenilalanindir. Kesinlikle tüm proteinojenik amino asitlerin bitkilerde sentezlenmesine rağmen, bitkisel proteinler eksiktir çünkü tam bir amino asit seti içermezler, ayrıca bitkilerin vejetatif kısımlarında protein varlığı nadiren% 1-2'yi geçer. kitle. Bu nedenle, sadece bitkisel değil, aynı zamanda hayvansal kaynaklı proteinleri de yemek gerekir.

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

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

Bir proteinin birincil yapısı- Bu lineer amino asit dizisi peptit bağı ile bağlanır. Birincil yapı sonuçta proteinin özgüllüğünü ve benzersizliğini belirler, çünkü ortalama proteinin 500 amino asit kalıntısı içerdiğini varsaysak bile, olası kombinasyonların sayısı 20.500'dür.Bu nedenle, en az bir aminonun konumunda bir değişiklik birincil yapıdaki asit, bir bütün olarak proteinin özelliklerinin yanı sıra ikincil ve daha yüksek yapılarda bir değişiklik gerektirir.

Proteinin yapısal özellikleri, mekansal paketlemesini belirler - ikincil ve üçüncül yapıların ortaya çıkışı.

ikincil yapışeklinde bir protein molekülünün uzaysal düzenlemesidir spiraller veya kıvrımlar sarmalın veya kıvrımların farklı dönüşlerindeki peptit gruplarının oksijen ve hidrojen atomları arasındaki hidrojen bağları tarafından tutulur. Birçok protein, ikincil bir yapıya sahip az çok uzun bölgeler içerir. Bunlar, örneğin, saç ve tırnakların keratinleri, ipek fibroindir.

üçüncül yapı sincap ( kürecik) ayrıca hidrofobik, hidrojen, disülfid (S-S) ve diğer bağlar tarafından tutulan polipeptit zincirinin bir uzaysal katlanma şeklidir. Kas miyoglobini gibi çoğu vücut proteininin özelliğidir.

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

Molekülün şekli ise fibriller ve küresel proteinler. Bunlardan ilki, örneğin bağ dokusu kollajeni veya saç ve tırnak keratinleri gibi uzar. Küresel proteinler, kas miyoglobini gibi bir top (globül) şeklindedir.

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

Protein özellikleri. Pek çok protein suda yüksek oranda çözünür, ancak aralarında yalnızca tuzlar, alkaliler, asitler veya organik çözücülerin çözeltilerinde çözünen bazıları vardır. Bir protein molekülünün yapısı ve fonksiyonel aktivitesi çevresel koşullara bağlıdır. Bir protein molekülünün birincil yapısını korurken yapısının kaybolmasına denir. denatürasyon.

Denatürasyon, asitlerin, alkalilerin, tuzların etkisi altında sıcaklık, pH, atmosfer basıncındaki değişiklikler nedeniyle oluşur. ağır metaller, organik çözücüler vb. İkincil ve daha yüksek yapıların restore edilmesinin tersi işlemine denir. renatürasyon ancak, her zaman mümkün değildir. Bir protein molekülünün tamamen parçalanmasına denir. yıkım.

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

Proteinlerin yapı işlevi, hücre zarlarında ve hücrenin yapısal bileşenlerinde bulunmalarıyla ilişkilidir. Enerji - 1 g proteinin parçalanması sırasında 17,2 kJ enerji açığa çıkması nedeniyle. Zar reseptör proteinleri, çevresel sinyallerin algılanmasında ve bunların hücre içinden iletilmesinde ve ayrıca hücreler arası tanımada aktif olarak yer alır. Proteinler olmadan, hücrelerin ve organizmaların bir bütün olarak hareketi imkansızdır, çünkü bunlar flagella ve kirpiklerin temelini oluştururlar ve ayrıca kas kasılmasını ve hücre içi bileşenlerin hareketini sağlarlar. İnsanların ve birçok hayvanın kanında, hemoglobin proteini oksijeni ve karbondioksitin bir kısmını taşırken, diğer proteinler iyonları ve elektronları taşır. Proteinlerin koruyucu rolü öncelikle bağışıklık ile ilişkilidir, çünkü interferon proteini birçok virüsü yok edebilir ve antikor proteinleri bakteri ve diğer yabancı maddelerin gelişimini engeller. Proteinler ve peptitler arasında birçok hormon vardır, örneğin kandaki glikoz konsantrasyonunu düzenleyen pankreas hormonu insülini. Bazı organizmalarda proteinler, tohumlardaki baklagillerde veya tavuk yumurtasındaki proteinlerde olduğu gibi yedekte depolanabilir.

Nükleik asitler

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

nükleotid azotlu bir baz, bir pentoz şeker kalıntısı ve bir fosforik asit kalıntısından oluşur. Nükleotitlerin özellikleri esas olarak bileşimlerini oluşturan azotlu bazlar tarafından belirlenir, bu nedenle şartlı olarak bile nükleotitler adlarının ilk harfleriyle gösterilir. Nükleotidlerin bileşimi beş azotlu baz içerebilir: adenin (A), guanin (G), timin (T), urasil (U) ve sitozin (C). Nükleotitlerin pentozları - riboz ve deoksiriboz - hangi nükleotidin oluşacağını belirler - ribonükleotit veya deoksiribonükleotit. Ribonükleotitler RNA monomerleridir, sinyal molekülleri (cAMP) olarak işlev görebilirler ve ATP gibi yüksek enerjili bileşiklerin ve NADP, NAD, FAD, vb. gibi koenzimlerin bir parçası olabilirler ve deoksiribonükleotitler DNA'nın bir parçasıdır.

Deoksiribonükleik asit (DNA)- monomerleri deoksiribonükleotitler olan çift sarmallı biyopolimer. Deoksiribonükleotitlerin bileşimi, olası beş - adenin (A), timin (T), guanin (G) veya sitozin (C)'den yalnızca dört azotlu bazın yanı sıra deoksiriboz ve fosforik asit kalıntıları içerir. DNA zincirindeki nükleotitler, bir fosfodiester bağı oluşturan ortofosforik asit kalıntıları aracılığıyla birbirine bağlanır. Çift sarmallı bir molekül oluşturulduğunda, azotlu bazlar molekülün içine doğru yönlendirilir. Bununla birlikte, DNA zincirlerinin bağlantısı rastgele gerçekleşmez - farklı zincirlerin azotlu bazları, tamamlayıcılık ilkesine göre hidrojen bağları ile birbirine bağlanır: adenin, timine iki hidrojen bağı (A \u003d T) ve guanin ve sitozin ile bağlanır. üç (G $ ≡ $ C).

Onun için kuruldu Chargaff kuralları:

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

DNA'nın yapısı F. Crick ve D. Watson tarafından deşifre edildi ( Nobel Ödülü Fizyoloji veya Tıpta, 1962). Modellerine göre, DNA molekülü sağ elli bir çift sarmaldır. DNA zincirindeki nükleotitler arasındaki mesafe 0.34 nm'dir.

DNA'nın en önemli özelliği kendini kopyalama (kendini ikiye katlama) yeteneğidir. DNA'nın ana işlevi, nükleotid dizileri şeklinde yazılan kalıtsal bilgilerin depolanması ve iletilmesidir. DNA molekülünün stabilitesi, güçlü onarım (kurtarma) sistemleri tarafından korunur, ancak bunlar bile olumsuz etkileri tamamen ortadan kaldıramaz ve sonuçta mutasyonlara yol açar. Ökaryotik hücrelerin DNA'sı çekirdek, mitokondri ve plastidlerde yoğunlaşırken, prokaryotik hücreler doğrudan sitoplazmada bulunur. Nükleer DNA, kromozomların temelidir, açık moleküllerle temsil edilir. Mitokondri, plastidler ve prokaryotların DNA'sı dairesel bir şekle sahiptir.

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

ve RNA'lar, bir hücrede binlerce farklı mRNA içerebildiğinden, çeşitlilikleriyle dengelenen bir hücredeki RNA'nın en küçük fraksiyonunu (%2-4) oluşturur. Bunlar, polipeptit zincirlerinin sentezi için şablon olan tek iplikli moleküllerdir. Proteinin yapısı hakkında bilgi, bunlara nükleotit dizileri şeklinde kaydedilir ve her amino asit, bir üçlü nükleotit kodlar - kodon.

R RNA, hücredeki en çok sayıda RNA türüdür (%80'e kadar). Moleküler ağırlık ortalamaları 3000-5000; nükleollerde oluşur ve hücresel organellerin bir parçasıdır - ribozomlar. rRNA'ların da protein sentezinde rol oynadığı görülmektedir.

t RNA, sadece 73-85 nükleotit içerdiğinden, RNA moleküllerinin en küçüğüdür. Toplam hücre RNA miktarındaki payları yaklaşık %16'dır. tRNA'nın işlevi, amino asitlerin protein sentezi bölgesine (ribozomlar üzerinde) taşınmasıdır. tRNA molekülünün şekli bir yonca yaprağına benzer. Molekülün bir ucunda bir amino asidin bağlanması için bir yer vardır ve halkalardan birinde mRNA kodonunu tamamlayıcı olan ve tRNA'nın hangi amino asidi taşıyacağını belirleyen üçlü bir nükleotit vardır - antikodon.

Tüm RNA türleri, DNA'dan mRNA'ya yeniden yazılan kalıtsal bilgilerin uygulanmasında aktif rol alır ve ikincisinde protein sentezi gerçekleştirilir. Protein sentezi sürecindeki tRNA, amino asitleri ribozomlara iletir ve rRNA, doğrudan ribozomların bir parçasıdır.

Adenozin trifosforik asit (ATP) adenin azotlu bazına ve bir riboz kalıntısına ek olarak üç fosforik asit kalıntısı içeren bir nükleotittir. Son iki fosfor kalıntısı arasındaki bağlar makroerjiktir (bölme sırasında 42 kJ/mol enerji açığa çıkar), bölme sırasında standart kimyasal bağ ise 12 kJ/mol verir. Enerji gerekiyorsa, ATP'nin makroerjik bağı bölünür, adenozin difosforik asit (ADP), bir fosfor kalıntısı oluşur ve enerji açığa çıkar:

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

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

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

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

Tüm canlı organizmaların hücrelerinin kimyasal bileşiminin incelenmesi, aynı kimyasal elementleri, aynı işlevleri yerine getiren kimyasalları içerdiğini göstermiştir. Ayrıca bir organizmadan diğerine aktarılan bir DNA parçası onda çalışacak ve bakteri veya mantarlar tarafından sentezlenen bir protein insan vücudunda hormon veya enzim görevi görecektir. Bu, organik dünyanın kökeninin birliğinin kanıtlarından biridir.

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

hücre yapısı

Prokaryotik ve ökaryotik hücrelerin yapısı

Hücrelerin ana yapısal bileşenleri plazma zarı, sitoplazma ve kalıtsal aparattır. Organizasyonun özelliklerine bağlı olarak, iki ana hücre tipi ayırt edilir: prokaryotik ve ökaryotik. Prokaryotik ve ökaryotik hücreler arasındaki temel fark, kalıtsal aparatlarının organizasyonudur: prokaryotlarda doğrudan sitoplazmada bulunur (sitoplazmanın bu alanına denir nükleoid) ve ondan zar yapıları ile ayrılmazken, ökaryotlarda DNA'nın çoğu çift zarla çevrili çekirdekte yoğunlaşmıştır. Ayrıca nükleoidde bulunan prokaryotik hücrelerin genetik bilgileri dairesel DNA molekülüne kaydedilirken ökaryotlarda DNA molekülleri kapalı değildir.

Ökaryotların aksine, prokaryotik hücrelerin sitoplazması ayrıca az miktarda organel içerirken, ökaryotik hücreler bu yapıların önemli bir çeşitliliği ile karakterize edilir.

Biyolojik zarların yapısı ve işlevleri

Biyomembranın yapısı.Ökaryotik hücrelerin hücreyi sınırlayan zarları ve zar organelleri, ortak bir kimyasal bileşim ve yapıyı paylaşır. Bunlar lipidleri, proteinleri ve karbonhidratları içerir. Membran lipidleri esas olarak fosfolipidler ve kolesterol ile temsil edilir. Çoğu zar proteini, glikoproteinler gibi karmaşık proteinlerdir. Karbonhidratlar zarda tek başlarına oluşmazlar, proteinler ve lipidlerle ilişkilidirler. Membranların kalınlığı 7-10 nm'dir.

Şu anda kabul edilen sıvı mozaik membran yapısı modeline göre, lipitler bir çift katman oluşturur veya lipit iki tabakalı Lipid moleküllerinin hidrofilik "başlarının" dışa dönük olduğu ve hidrofobik "kuyrukların" zarın içinde gizlendiği. Bu “kuyruklar” hidrofobiklikleri nedeniyle hücrenin iç ortamının sulu fazlarının ve çevresinin ayrılmasını sağlar. Proteinler, çeşitli etkileşim türleri yoluyla lipitlerle ilişkilidir. Proteinlerin bazıları zarın yüzeyinde bulunur. Bu tür proteinler denir Çevresel, veya yüzeysel. Diğer proteinler kısmen veya tamamen zara daldırılır - bunlar integral, veya batık proteinler. Zar proteinleri yapısal, taşıma, katalitik, reseptör ve diğer işlevleri yerine getirir.

Zarlar kristaller gibi değildir, bileşenleri sürekli hareket halindedir, bunun sonucunda lipid molekülleri arasında boşluklar oluşur - çeşitli maddelerin hücreye girebileceği veya hücreden çıkabileceği gözenekler.

Biyolojik zarlar hücredeki konumları, kimyasal bileşimleri ve işlevleri bakımından farklılık gösterir. Ana membran türleri plazma ve içtir. hücre zarı yaklaşık %45 lipid (glikolipitler dahil), %50 protein ve %5 karbonhidrat içerir. Karmaşık proteinler-glikoproteinler ve kompleks lipidler-glikolipitler oluşturan karbonhidrat zincirleri, zarın yüzeyinin üzerinde çıkıntı yapar. Plazmalemmal glikoproteinler son derece spesifiktir. Böylece, örneğin, sperm ve yumurta da dahil olmak üzere hücrelerin karşılıklı olarak tanınması söz konusudur.

Hayvan hücrelerinin yüzeyinde, karbonhidrat zincirleri ince bir yüzey tabakası oluşturur - glikokaliks. Hemen hemen tüm hayvan hücrelerinde bulunur, ancak şiddeti aynı değildir (10-50 mikron). Glikokaliks, hücrenin dış çevre ile doğrudan bağlantısını sağlar, hücre dışı sindirim içinde gerçekleşir; reseptörler glikokalikste bulunur. Plazmalemmaya ek olarak bakteri, bitki ve mantar hücreleri de hücre zarlarıyla çevrilidir.

İç membranlarökaryotik hücreler, hücrenin farklı kısımlarını sınırlar ve bir tür "bölme" oluşturur - bölmeler, çeşitli metabolizma ve enerji süreçlerinin ayrılmasına katkıda bulunur. Kimyasal bileşim ve işlevlerde farklılık gösterebilirler, ancak yapının genel planını korurlar.

Membran fonksiyonları:

1. Sınırlayıcı. Hücrenin iç alanını dış ortamdan ayırmalarından oluşur. Membran yarı geçirgendir, yani sadece hücre için gerekli olan maddeler serbestçe üstesinden gelebilir, gerekli maddelerin taşınması için mekanizmalar vardır.
2. alıcı.Öncelikle çevresel sinyallerin algılanması ve bu bilgilerin hücreye aktarılması ile ilişkilidir. Bu işlevden özel reseptör proteinleri sorumludur. Zar proteinleri, "dost veya düşman" ilkesine göre hücresel tanımanın yanı sıra, en çok çalışılan sinapslar olan hücreler arası bağlantıların oluşumundan da sorumludur. sinir hücreleri.
3. katalitik. Membranlar üzerinde çok sayıda enzim kompleksi bulunur ve bunun sonucunda üzerlerinde yoğun sentetik işlemler gerçekleşir.
4. Enerji dönüşümü. Enerjinin oluşumu, ATP şeklinde depolanması ve harcanması ile ilişkilidir.
5. bölümlendirme. Zarlar ayrıca hücre içindeki boşluğu sınırlar, böylece reaksiyonun başlangıç ​​maddelerini ve karşılık gelen reaksiyonları gerçekleştirebilen enzimleri ayırır.
6. Hücreler arası temasların oluşumu. Membranın kalınlığı çıplak gözle ayırt edilemeyecek kadar küçük olmasına rağmen, bir yandan iyonlar ve moleküller, özellikle suda çözünür olanlar için oldukça güvenilir bir bariyer görevi görür, diğer yandan da oldukça güvenilir bir bariyer görevi görür. , hücre içine ve dışına transferini sağlar.
7. Ulaşım.

zar taşınımı. Temel biyolojik sistemler olarak hücrelerin açık sistemler, metabolizmayı ve enerjiyi sağlamak, homeostazı, büyümeyi, sinirliliği ve diğer süreçleri korumak için, maddelerin zardan geçişi gereklidir - zar taşınması. Şu anda, maddelerin hücre zarı boyunca taşınması aktif, pasif, endo ve ekzositoza bölünmüştür.

Pasif ulaşım Daha yüksek bir konsantrasyondan daha düşük bir konsantrasyona enerji harcamadan gerçekleşen bir taşıma türüdür. Yağda çözünen küçük polar olmayan moleküller (O 2, CO 2) hücreye kolayca nüfuz eder. Basit difüzyon. Yüklü küçük partiküller de dahil olmak üzere lipidlerde çözünmeyen, taşıyıcı proteinler tarafından alınır veya özel kanallardan (glikoz, amino asitler, K+, PO 4 3-) geçer. Bu tür pasif taşımaya denir. Kolaylaştırılmış difüzyon. Su, hücreye lipid fazındaki gözeneklerden ve ayrıca proteinlerle kaplı özel kanallardan girer. Suyun zardan taşınmasına denir ozmoz.

Osmoz, bir hücrenin yaşamında son derece önemlidir, çünkü bir hücre çözeltisinden daha yüksek konsantrasyonda tuz içeren bir çözeltiye yerleştirilirse, su hücreden ayrılmaya başlayacak ve canlı içeriğin hacmi azalmaya başlayacaktır. . Hayvan hücrelerinde hücre bir bütün olarak küçülür ve bitki hücrelerinde sitoplazma hücre duvarının gerisinde kalır. plazmoliz. Bir hücre sitoplazmadan daha az konsantre bir çözeltiye yerleştirildiğinde, su hücreye ters yönde taşınır. Bununla birlikte, sitoplazmik zarın uzayabilirliğinin sınırları vardır ve hayvan hücresi sonunda yırtılırken, bitki hücresinde buna güçlü bir hücre duvarı izin vermez. Hücrenin tüm iç boşluğunu hücresel içeriklerle doldurma olgusuna denir. deplazmoliz. İlaçlar hazırlanırken, özellikle intravenöz uygulama için hücre içi tuz konsantrasyonu dikkate alınmalıdır, çünkü bu, kan hücrelerine zarar verebilir (bunun için,% 0,9 sodyum klorür konsantrasyonuna sahip bir tuzlu su çözeltisi kullanılır). Bu, hücre ve dokuların yanı sıra hayvan ve bitki organlarının yetiştirilmesinde daha az önemli değildir.

aktif taşımacılık ATP enerjisinin bir maddenin daha düşük bir konsantrasyonundan daha yüksek bir konsantrasyonuna harcanması ile ilerler. Özel protein pompaları yardımıyla gerçekleştirilir. Proteinler, en önemli organik maddelerin taşınmasına ve ayrıca sinir uyarılarının ortaya çıkmasına vb. katkıda bulunan iyonları K +, Na +, Ca 2 + ve diğerlerini zardan pompalar.

endositoz- bu, zarın invaginasyonlar oluşturduğu ve daha sonra zar vezikülleri oluşturduğu hücre tarafından maddelerin emiliminin aktif bir sürecidir - fagozomlar, emilmiş nesneleri içeren. Birincil lizozom daha sonra fagozomla birleşerek ikincil lizozom, veya fagolizozom, veya sindirim vakuolü. Vezikül içeriği lizozom enzimleri tarafından parçalanır ve bölünme ürünleri hücre tarafından emilir ve asimile edilir. Sindirilmeyen kalıntılar ekzositoz ile hücreden uzaklaştırılır. İki ana endositoz türü vardır: fagositoz ve pinositoz.

fagositoz hücre yüzeyi tarafından yakalanma ve katı parçacıkların hücre tarafından emilmesi sürecidir ve pinositoz- sıvılar. Fagositoz esas olarak hayvan hücrelerinde (tek hücreli hayvanlar, insan lökositleri) oluşur, beslenmelerini sağlar ve çoğu zaman vücudun korunmasını sağlar. Pinositoz yoluyla, bağışıklık reaksiyonları sürecinde proteinlerin, antijen-antikor komplekslerinin vb. emilimi gerçekleşir, ancak birçok virüs de hücreye pinositoz veya fagositoz yoluyla girer. Bitki ve mantar hücrelerinde, güçlü hücre zarlarıyla çevrili oldukları için fagositoz pratik olarak imkansızdır.

ekzositoz endositozun ters sürecidir. Böylece öne çıkmak sindirilmemiş kalıntılar sindirim vakuollerinden besinler, hücrenin ve bir bütün olarak organizmanın yaşamı için gerekli olan maddeler çıkarılır. Örneğin, sinir uyarılarının iletimi, uyarıyı gönderen nöron tarafından kimyasal habercilerin salınması nedeniyle gerçekleşir - aracılar, bitki hücrelerinde ise hücre zarının yardımcı karbonhidratları bu şekilde salınır.

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

Bitkilerde hücre duvarı oluşur selüloz 50-100 molekülden oluşan demetler halinde paketlenmiştir. Aralarındaki boşluklar su ve diğer karbonhidratlarla doldurulur. Bitki hücre zarı tübüller tarafından delinir - plazmodesmata endoplazmik retikulumun zarlarının içinden geçtiği. Plazmodesmata, hücreler arasında madde taşır. Bununla birlikte, su gibi maddelerin taşınması da hücre duvarları boyunca gerçekleşebilir. Zamanla, tanenler veya yağ benzeri maddeler de dahil olmak üzere çeşitli maddeler, bitkilerin hücre zarında birikir ve bu, hücre duvarının kendisinin odunlaşmasına veya mantarlaşmasına, suyun yer değiştirmesine ve hücresel içeriğin ölümüne yol açar. Komşu bitki hücrelerinin hücre duvarları arasında jöle benzeri pedler vardır - onları birbirine bağlayan ve bitki gövdesini bir bütün olarak çimentolayan orta plakalar. Sadece meyve olgunlaşma sürecinde ve yapraklar düştüğünde yok edilirler.

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

Bakterilerde hücre duvarı, peptit parçaları içeren bir karbonhidrat içerir - mürein ancak içeriği farklı bakteri gruplarında önemli ölçüde değişir. Hücre duvarının üstünde, bakterileri dış etkilerden koruyan bir mukus kapsülü oluşturan diğer polisakaritler de salınabilir.

Kabuk, hücrenin şeklini belirler, mekanik bir destek görevi görür, koruyucu bir işlev görür, hücrenin ozmotik özelliklerini sağlar, canlı içeriğin gerilmesini sınırlar ve hücrenin içeri girmesi nedeniyle artan hücrenin yırtılmasını önler. Su. Ek olarak, su ve içinde çözünen maddeler, sitoplazmaya girmeden önce hücre duvarını aşar veya tersine, onu terk ederken, su hücre duvarları boyunca sitoplazmadan daha hızlı taşınır.

sitoplazma

sitoplazma hücrenin içidir. Hücrenin tüm organelleri, çekirdeği ve çeşitli atık ürünler içine daldırılır.

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

Sitoplazmanın organel içermeyen sıvı kısmına denir. hiyaloplazma. Hyaloplazma veya sitozol, su moleküllerinin dipolleri ile çevrili, proteinler gibi oldukça büyük parçacıkların bir tür süspansiyonunun bulunduğu kolloidal bir çözeltidir. Bu süspansiyonun çökelmesi, aynı yüke sahip olmaları ve birbirlerini itmeleri nedeniyle gerçekleşmez.

organeller

organeller- Bunlar, belirli işlevleri yerine getiren hücrenin kalıcı bileşenleridir.

Yapısal özelliklerine bağlı olarak, membranlı ve membransız olarak ayrılırlar. Zar organeller ise tek zarlı (endoplazmik retikulum, Golgi kompleksi ve lizozomlar) veya çift zarlı (mitokondri, plastidler ve çekirdek) olarak adlandırılır. membransız organeller ribozomlar, mikrotübüller, mikrofilamentler ve hücre merkezidir. Listelenen organellerden sadece ribozomlar prokaryotlarda bulunur.

Çekirdeğin yapısı ve işlevleri. Çekirdek- hücrenin merkezinde veya çevresinde uzanan iki zarlı büyük bir organel. Çekirdeğin boyutu 3-35 mikron arasında değişebilir. Çekirdeğin şekli daha çok küresel veya elips şeklindedir, ancak çubuk şeklinde, iğ şeklinde, fasulye şeklinde, loblu ve hatta parçalı çekirdekler de vardır. Bazı araştırmacılar, çekirdeğin şeklinin hücrenin şekline karşılık geldiğine inanmaktadır.

Çoğu hücrenin bir çekirdeği vardır, ancak örneğin, karaciğer ve kalp hücrelerinde iki tane olabilir ve birkaç nöronda - 15'e kadar. İskelet kası lifleri genellikle birçok çekirdek içerir, ancak tam anlamıyla hücre değildirler. kelime, çünkü birkaç hücrenin kaynaşması sonucu oluşurlar.

Çekirdek çevrilidir nükleer zarf, ve iç alanı doldurulur nükleer meyve suyu, veya nükleoplazma (karyoplazma) hangi daldırılmış kromatin ve çekirdekçik. Çekirdek, kalıtsal bilgilerin depolanması ve iletilmesi ile hücre hayati aktivitesinin kontrolü gibi önemli işlevleri yerine getirir.

Çekirdeğin kalıtsal bilginin iletilmesindeki rolü, yeşil alg asetabularia ile yapılan deneylerde ikna edici bir şekilde kanıtlanmıştır. 5 cm uzunluğa ulaşan tek bir dev hücrede şapka, bacak ve rizoid ayırt edilir. Ayrıca, rizoidde bulunan sadece bir çekirdek içerir. 1930'larda, I. Hemmerling, yeşil renkli bir asetabularia türünün çekirdeğini, çekirdeğin çıkarıldığı kahverengi renkli başka bir türün köksapına nakletti. Bir süre sonra, nakledilen çekirdeğe sahip bitki, çekirdeğin alg donörü gibi yeni bir başlık geliştirdi. Aynı zamanda, çekirdek içermeyen rizoidden ayrılan kapak veya sap bir süre sonra öldü.

nükleer zarfİki zardan oluşur - aralarında bir boşluk olan dış ve iç. Zarlar arası boşluk, kaba endoplazmik retikulumun boşluğu ile iletişim kurar ve çekirdeğin dış zarı ribozomları taşıyabilir. Nükleer zarf, özel proteinlerle çevrelenmiş çok sayıda gözenekle doludur. Maddeler gözeneklerden taşınır: gerekli proteinler (enzimler dahil), iyonlar, nükleotitler ve diğer maddeler çekirdeğe girer ve RNA molekülleri, atık proteinler, ribozomların alt birimleri onu terk eder. Bu nedenle, nükleer zarfın işlevleri, çekirdeğin içeriğinin sitoplazmadan ayrılmasının yanı sıra çekirdek ile sitoplazma arasındaki metabolizmanın düzenlenmesidir.

nükleoplazma kromatin ve nükleolusun daldırıldığı çekirdeğin içeriği olarak adlandırılır. Kimyasal olarak sitoplazmayı anımsatan kolloidal bir çözeltidir. Nükleoplazmanın enzimleri, amino asitlerin, nükleotidlerin, proteinlerin vs. değişimini katalize eder. Nükleoplazma, nükleer gözenekler yoluyla hiyaloplazmaya bağlanır. Hyaloplazma gibi nükleoplazmanın işlevleri, çekirdeğin tüm yapısal bileşenlerinin birbirine bağlanmasını ve bir dizi enzimatik reaksiyonun uygulanmasını sağlamaktır.

kromatin nükleoplazmaya daldırılmış bir dizi ince iplik ve granül olarak adlandırılır. Kromatin ve nükleoplazmanın kırılma indeksleri yaklaşık olarak aynı olduğu için sadece boyama ile tespit edilebilir. Kromatinin ipliksi bileşenine denir. ökromatin ve taneli heterokromatin. Ökromatin zayıf bir şekilde sıkıştırılmıştır, çünkü kalıtsal bilgiler ondan okunurken, daha spiralleştirilmiş heterokromatin genetik olarak aktif değildir.

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

Kromatin esas olarak nükleoproteinlerden (deoksiribonükleoproteinler ve ribonükleoproteinler) ve ayrıca en önemlileri nükleik asitlerin sentezi ile ilişkili olan enzimlerden ve diğer bazı maddelerden oluşur.

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

çekirdekçik- 1-3 mikron çapında bir mikroskop altında açıkça görülebilen küresel bir gövde. rRNA ve ribozom proteinlerinin yapısı hakkındaki bilgileri kodlayan kromatin bölgelerinde oluşur. Çekirdekteki nükleolus genellikle birdir, ancak yoğun yaşamsal süreçlerin gerçekleştiği hücrelerde iki veya daha fazla nükleol olabilir. Nükleollerin işlevleri, rRNA'nın sentezi ve rRNA'yı sitoplazmadan gelen proteinlerle birleştirerek ribozom alt birimlerinin montajıdır.

mitokondri- yuvarlak, oval veya çubuk şeklinde iki zarlı organeller, ancak spiral şekilli olanlar da bulunur (spermlerde). Mitokondri 1 µm çapa ve 7 µm uzunluğa kadardır. Mitokondri içindeki boşluk matris ile doldurulur. Matris Mitokondrinin ana maddesidir. Dairesel bir DNA molekülü ve ribozomlar içine daldırılmıştır. Mitokondrinin dış zarı pürüzsüzdür ve birçok maddeye karşı geçirimsizdir. İç zarın çıkıntıları vardır - kristal, kimyasal reaksiyonların gerçekleşmesi için membranların yüzey alanını artıran. Membranın yüzeyinde, solunum zinciri denilen şeyi oluşturan çok sayıda protein kompleksinin yanı sıra mantar şeklindeki ATP sentetaz enzimleri bulunur. Mitokondride, ATP'nin sentezlendiği aerobik solunum aşaması gerçekleşir.

plastidler- sadece bitki hücreleri için karakteristik olan büyük iki zarlı organeller. Plastidlerin iç boşluğu doldurulur. stroma, veya matris. Stromada az çok gelişmiş bir zar vezikül sistemi vardır - tilakoidler yığınlar halinde toplanan - taneler, kendi dairesel DNA molekülü ve ribozomlarının yanı sıra. Dört ana plastid türü vardır: kloroplastlar, kromoplastlar, lökoplastlar ve proplastitler.

kloroplastlar- Bunlar, mikroskop altında açıkça görülebilen, 3-10 mikron çapında yeşil plastidlerdir. Sadece bitkilerin yeşil kısımlarında bulunurlar - yapraklar, genç gövdeler, çiçekler ve meyveler. Kloroplastlar çoğunlukla oval veya elips şeklindedir, ancak fincan şeklinde, spiral şeklinde ve hatta loblu olabilir. Bir hücredeki kloroplast sayısı ortalama 10 ila 100 parçadır. Bununla birlikte, örneğin, bazı alglerde tek olabilir, önemli bir boyuta ve karmaşık bir şekle sahip olabilir - o zaman buna denir kromatofor. Diğer durumlarda, boyutları küçükken kloroplastların sayısı birkaç yüze ulaşabilir. Kloroplastların rengi, fotosentezin ana pigmentinden kaynaklanır - klorofil, ek pigmentler içermelerine rağmen - karotenoidler. Karotenoidler, yalnızca sonbaharda, yaşlanan yapraklardaki klorofil yok edildiğinde fark edilir hale gelir. Kloroplastların ana işlevi fotosentezdir. Fotosentezin hafif reaksiyonları, klorofil moleküllerinin sabitlendiği tilakoid zarlarda meydana gelir ve çok sayıda enzim içeren stromada karanlık reaksiyonlar meydana gelir.

kromoplastlar karotenoid pigmentler içeren sarı, turuncu ve kırmızı plastidlerdir. Kromoplastların şekli de önemli ölçüde değişebilir: bunlar boru şeklinde, küresel, kristal vb.dir. Kromoplastlar, bitkilerin çiçeklerine ve meyvelerine renk vererek, tohum ve meyvelerin tozlayıcılarını ve dağıtıcılarını çeker.

lökoplastlar- Bunlar beyaz veya renksiz, çoğunlukla yuvarlak veya oval şekilli plastidlerdir. Yaprak kabukları, patates yumruları vb. gibi bitkilerin fotosentetik olmayan kısımlarında yaygındırlar. Besinleri depolarlar, çoğunlukla nişastadır, ancak bazı bitkilerde protein veya yağ olabilir.

Plastitler, eğitim dokusunun hücrelerinde zaten bulunan ve küçük iki zarlı gövdeler olan proplastidlerden bitki hücrelerinde oluşturulur. Üzerinde erken aşamalar gelişme, farklı plastid türleri birbirine dönüşebilir: ışığa maruz kaldığında, bir patates yumrusunun lökoplastları ve bir havuç kökünün kromoplastları yeşile döner.

Plastitler ve mitokondriler, kendi DNA moleküllerine ve ribozomlarına sahip oldukları, protein sentezi yaptıkları ve hücre bölünmesinden bağımsız olarak bölündükleri için yarı otonom hücre organelleri olarak adlandırılır. Bu özellikler, tek hücreli prokaryotik organizmaların kökeni ile açıklanmaktadır. Bununla birlikte, mitokondri ve plastidlerin "bağımsızlığı" sınırlıdır, çünkü DNA'ları serbest varoluş için çok az gen içerirken, bilgilerin geri kalanı, bu organelleri kontrol etmesine izin veren çekirdeğin kromozomlarında kodlanmıştır.

Endoplazmik retikulum (ER), veya endoplazmik retikulum (ER), sitoplazmanın içeriğinin% 30'unu işgal eden bir zar boşlukları ve tübüller ağı olan tek zarlı bir organeldir. ER tübüllerinin çapı yaklaşık 25-30 nm'dir. İki tür EPS vardır - pürüzlü ve pürüzsüz. Kaba XPS ribozom taşır ve proteinlerin sentezlendiği yerdir. Pürüzsüz EPS ribozomlardan yoksundur. İşlevi, lipidlerin ve karbonhidratların sentezinin yanı sıra toksik maddelerin taşınması, depolanması ve bertaraf edilmesidir. Özellikle yoğun metabolik süreçlerin gerçekleştiği hücrelerde, örneğin karaciğer hücrelerinde - hepatositlerde - ve iskelet kası liflerinde geliştirilmiştir. EPS'de sentezlenen maddeler Golgi aygıtına taşınır. ER'de hücre zarları da birleştirilir, ancak oluşumları Golgi aygıtında tamamlanır.

golgi aygıtı, veya Golgi kompleksi, yassı sarnıçlar, borular ve onlardan bağcıklı veziküller sisteminden oluşan tek zarlı bir organeldir. Golgi aygıtının yapısal birimi diktiyom- bir kutbuna ER'den gelen maddelerin geldiği ve karşı kutbundan belirli dönüşümlere uğrayan bir tank yığını, kabarcıklar halinde paketlenir ve hücrenin diğer bölümlerine gönderilir. Tankların çapı yaklaşık 2 mikrondur ve küçük kabarcıklar yaklaşık 20-30 mikrondur. Golgi kompleksinin ana işlevleri, belirli maddelerin sentezi ve ER'den gelen proteinlerin, lipidlerin ve karbonhidratların modifikasyonu (değişimi), zarların nihai oluşumu ve ayrıca maddelerin hücre içinden taşınması, yenilenmesidir. yapıları ve lizozomların oluşumu. Golgi aygıtı, adını bu organoidi ilk keşfeden (1898) İtalyan bilim adamı Camillo Golgi'nin onuruna aldı.

lizozomlar- hücre içi sindirimde rol oynayan hidrolitik enzimler içeren, çapı 1 mikrona kadar olan küçük tek zarlı organeller. Lizozomların zarları bu enzimler için zayıf geçirgendir, bu nedenle lizozomlar tarafından işlevlerinin performansı çok doğru ve hedefe yöneliktir. Böylece sindirim vakuolleri oluşturarak fagositoz sürecinde aktif rol alırlar ve hücrenin belirli kısımlarının aç kalması veya hasar görmesi durumunda diğerlerini etkilemeden sindirirler. Son zamanlarda, hücre ölümü süreçlerinde lizozomların rolü keşfedilmiştir.

koful- bitki ve hayvan hücrelerinin sitoplazmasında, bir zarla çevrili ve sıvı ile dolu bir boşluk. Protozoon hücrelerinde sindirim ve kasılma vakuolleri bulunur. Birincisi, besinleri parçaladıkları için fagositoz sürecinde yer alır. İkincisi, ozmoregülasyon nedeniyle su-tuz dengesinin korunmasını sağlar. Çok hücreli hayvanlarda sindirim vakuolleri esas olarak bulunur.

Bitki hücrelerinde vakuoller her zaman bulunur, özel bir zarla çevrilidir ve hücre özü ile doldurulur. Vakuolü çevreleyen zar, kimyasal bileşim, yapı ve işlevlerde plazma zarına benzer. hücre özü mineral tuzları, organik asitler, karbonhidratlar, proteinler, glikozitler, alkaloidler vb. dahil olmak üzere çeşitli inorganik ve organik maddelerin sulu bir çözeltisini temsil eder. Vakuol hücre hacminin %90'ını kaplayabilir ve çekirdeği çevreye doğru itebilir. Hücrenin bu kısmı depolama, boşaltım, ozmotik, koruyucu, lizozomal ve diğer işlevleri yerine getirir, çünkü besinleri ve atık ürünleri biriktirir, su teminini sağlar ve hücrenin şeklini ve hacmini korur ve ayrıca birçok hücrenin parçalanması için enzimler içerir. hücre bileşenleri. Ayrıca biyolojik olarak aktif maddeler kofullar birçok hayvanın bu bitkileri yemesini engelleyebilmektedir. Bazı bitkilerde kofulların şişmesi nedeniyle hücre büyümesi esnetilerek gerçekleşir.

Bazı mantar ve bakterilerin hücrelerinde de vakuoller bulunur, ancak mantarlarda sadece ozmoregülasyon işlevini yerine getirirken, siyanobakterilerde kaldırma kuvvetini korur ve havadan nitrojen asimilasyonu süreçlerine katılırlar.

ribozomlar- büyük ve küçük olmak üzere iki alt birimden oluşan, 15-20 mikron çapında küçük zar olmayan organeller. Ökaryotik ribozom alt birimleri çekirdekçikte toplanır ve daha sonra sitoplazmaya taşınır. Prokaryotların, mitokondrilerin ve plastidlerin ribozomları ökaryotlardan daha küçüktür. Ribozom alt birimleri, rRNA ve proteinleri içerir.

Bir hücredeki ribozomların sayısı birkaç on milyona ulaşabilir: sitoplazma, mitokondri ve plastidlerde serbest haldedirler ve kaba ER'de bağlı haldedirler. Protein sentezinde yer alırlar, özellikle translasyon işlemini gerçekleştirirler - bir polipeptit zincirinin bir mRNA molekülü üzerindeki biyosentezi. Serbest ribozomlarda hyaloplazma, mitokondri, plastidler ve ribozomların kendi proteinleri sentezlenirken, kaba ER'ye bağlı ribozomlarda proteinler hücrelerden atılmak, zarların birleşmesi, lizozom ve vakuol oluşumu için çevrilir.

Ribozomlar, hiyaloplazmada tek başına yer alabilir veya bir mRNA üzerinde birkaç polipeptit zincirinin eşzamanlı sentezi ile gruplar halinde birleştirilebilir. Bu ribozom gruplarına denir. poliribozomlar, veya polisomlar.

mikrotübüller- Bunlar, hücrenin tüm sitoplazmasına nüfuz eden silindirik içi boş zar olmayan organellerdir. Çapları yaklaşık 25 nm, duvar kalınlığı 6-8 nm'dir. Çok sayıda protein molekülünden oluşurlar. tübülin,önce boncuklara benzeyen 13 iplikçik oluşturur ve daha sonra bir mikrotübülde birleşir. Mikrotübüller, hücreye şekil ve hacim veren, plazma zarını hücrenin diğer bölümlerine bağlayan, hücre içinden maddelerin taşınmasını sağlayan, hücrenin ve hücre içi bileşenlerin hareketinde ve ayrıca bölünmede yer alan bir sitoplazmik retikulum oluşturur. genetik materyalden. Bunlar hücre merkezinin ve hareket organellerinin bir parçasıdır - flagella ve kirpikler.

mikrofilamentler, veya mikrofilamentler, aynı zamanda zar olmayan organellerdir, ancak filamentli bir şekle sahiptirler ve tubulin tarafından oluşturulmamıştır, ancak aktinom. Membran taşınması, hücreler arası tanıma, hücre sitoplazmasının bölünmesi ve hareketinde yer alırlar. Kas hücrelerinde aktin mikrofilamentlerinin miyozin filamentleri ile etkileşimi kasılmayı sağlar.

Mikrotübüller ve mikrofilamentler hücrenin iç iskeletini oluşturur. hücre iskeleti. Plazma zarı için mekanik destek sağlayan, hücrenin şeklini, hücresel organellerin yerini ve hücre bölünmesi sırasında hareketlerini belirleyen karmaşık bir lif ağıdır.

Çağrı Merkezi- çekirdeğe yakın hayvan hücrelerinde bulunan zar olmayan organel; bitki hücrelerinde yoktur. Uzunluğu yaklaşık 0,2-0,3 µm ve çapı 0,1-0,15 µm'dir. Hücre merkezi iki kısımdan oluşur. merkezcil karşılıklı olarak dik düzlemlerde yatan ve parlak küre mikrotübüllerden. Her bir merkezcil, üçlü, yani üçüzler halinde toplanan dokuz mikrotübül grubu tarafından oluşturulur. Hücre merkezi, mikrotübüllerin montajında, hücrenin kalıtsal materyalinin bölünmesinde ve ayrıca flagella ve kirpiklerin oluşumunda yer alır.

Hareket organelleri. kamçı ve kirpikler plazmalemma ile kaplı hücrelerin büyümeleridir. Bu organeller, çevre boyunca yer alan dokuz çift mikrotübüle ve merkezde iki serbest mikrotübüle dayanmaktadır. Mikrotübüller, eksen salınımından koordineli sapmalarını sağlayan çeşitli proteinlerle birbirine bağlanır. Dalgalanmalar enerjiye bağlıdır, yani ATP'nin makroerjik bağlarının enerjisi bu sürece harcanır. Kayıp kamçı ve kirpiklerin restorasyonu bir işlevdir bazal cisimler, veya kinetozomlarüssünde bulunur.

Kirpiklerin uzunluğu yaklaşık 10-15 nm'dir ve kamçının uzunluğu 20-50 mikrondur. Flagella ve kirpiklerin kesinlikle yönlendirilmiş hareketleri nedeniyle, sadece tek hücreli hayvanların, spermatozoaların vb. Hareketi değil, aynı zamanda hava yolları da temizlenir, yumurta hareket eder. fallop tüpleri, çünkü insan vücudunun tüm bu kısımları siliyer epitel ile kaplıdır.

Kapanımlar

Kapanımlar- Bunlar, hücrenin yaşamı boyunca oluşan ve yok olan kalıcı olmayan bileşenleridir. Bunlar, örneğin bitki hücrelerinde nişasta veya protein tanecikleri, hayvan ve mantar hücrelerinde glikojen granülleri, bakterilerde volutin, tüm hücre tiplerinde yağ damlaları ve atık ürünler, özellikle bunun sonucunda sindirilmemiş gıda kalıntıları gibi rezerv maddeleri içerir. fagositoz. , sözde artık cisimleri oluşturur.

Hücrenin bölümlerinin ve organellerinin yapı ve işlevleri arasındaki ilişki, bütünlüğünün temelidir.

Hücrenin bölümlerinin her biri, bir yandan belirli bir yapı ve işlevlere sahip ayrı bir yapı, diğer yandan daha fazlasının bir bileşenidir. Kompleks sistem hücre denir. Bir ökaryotik hücrenin kalıtsal bilgilerinin çoğu çekirdekte yoğunlaşır, ancak çekirdeğin kendisi uygulanmasını sağlayamaz, çünkü bu en azından ana madde olarak işlev gören sitoplazmayı ve bu sentezin gerçekleştiği ribozomları gerektirir. . Çoğu ribozom, proteinlerin en sık Golgi kompleksine taşındığı ve daha sonra modifikasyondan sonra hücrenin amaçlandığı veya atıldığı bölümlerine taşındığı granüler endoplazmik retikulum üzerinde bulunur. Proteinlerin ve karbonhidratların membran ambalajı, organoid membranlara ve sitoplazmik membrana entegre edilerek sürekli yenilenmelerini sağlar. En önemli işlevleri yerine getiren lizozomlar ve vakuoller de Golgi kompleksinden bağlanmıştır. Örneğin, lizozomlar olmadan hücreler hızla bir tür atık molekül ve yapı yığınına dönüşürdü.

Bu süreçlerin tümü, mitokondri ve bitkilerde ayrıca kloroplastlar tarafından üretilen enerjiyi gerektirir. Ve bu organeller nispeten özerk olsalar da, kendi DNA moleküllerine sahip oldukları için, proteinlerinin bir kısmı hala nükleer genom tarafından kodlanır ve sitoplazmada sentezlenir.

Böylece hücre, her biri kendi benzersiz işlevini yerine getiren kurucu bileşenlerinin ayrılmaz bir birliğidir.

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

Metabolizma ve enerji dönüşümü - canlı organizmaların özellikleri

Hücre, yüzlerce ve binlerce kimyasal reaksiyonun gerçekleştiği minyatür bir kimya fabrikasına benzetilebilir.

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

Beslenme ve solunum, hücre içi metabolizma veya solunum sırasında maddelerin vücuda alınmasını içerir. metabolizma, ayrıca metabolizmanın son ürünlerinin tahsisi.

Metabolizma, bir tür enerjiyi diğerine dönüştürme süreçleriyle ayrılmaz bir şekilde bağlantılıdır. Örneğin, fotosentez sürecinde, ışık enerjisi karmaşık organik moleküllerin kimyasal bağlarının enerjisi şeklinde depolanır ve solunum sürecinde serbest bırakılır ve yeni moleküllerin sentezi, mekanik ve ozmotik iş için harcanır, ısı vb. şeklinde dağılır.

Canlı organizmalardaki kimyasal reaksiyonların akışı, protein doğasının biyolojik katalizörleri tarafından sağlanır - enzimler, veya enzimler. Diğer katalizörler gibi enzimler de hücredeki kimyasal reaksiyonların akışını on binlerce, yüzbinlerce kez hızlandırır ve hatta bazen mümkün kılar, ancak reaksiyonun son ürününün (ürünlerinin) doğasını veya özelliklerini değiştirmezler. kendilerini değiştirmeyin. Enzimler, protein kısmına ek olarak protein olmayan bir kısım da içeren hem basit hem de karmaşık proteinler olabilir - kofaktör (koenzim). Enzimlerin örnekleri, uzun süreli çiğneme sırasında polisakkaritleri parçalayan tükürük amilazı ve midede proteinlerin sindirimini sağlayan pepsindir.

Enzimler, protein olmayan katalizörlerden, yüksek etki özgüllükleri, yardımlarıyla reaksiyon hızında önemli bir artış ve reaksiyon koşullarını değiştirerek veya çeşitli maddelerle etkileşime girerek eylemi düzenleme yetenekleri bakımından farklılık gösterir. Ek olarak, enzimatik katalizin gerçekleştiği koşullar, enzimatik olmayan katalizin gerçekleştiği koşullardan önemli ölçüde farklıdır: 37°C'lik sıcaklık, insan vücudundaki enzimlerin çalışması için optimaldir, basınç atmosfere yakın olmalıdır ve ortamın $pH$'ı önemli ölçüde tereddüt edebilir. Bu nedenle, amilaz için alkali bir ortam ve pepsin için asidik bir ortam gereklidir.

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

Enerji ve plastik metabolizması, ilişkileri

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

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

Enerji metabolizması (katabolizma, disimilasyon) karmaşık maddeleri daha basit maddelere ayıran bir dizi tepkimedir. Enerji metabolizmasının bir sonucu olarak, ATP şeklinde depolanan enerji açığa çıkar. Enerji metabolizmasının en önemli süreçleri solunum ve fermantasyondur.

Plastik ve enerji alışverişi ayrılmaz bir şekilde bağlantılıdır, çünkü organik maddeler plastik değişim sürecinde sentezlenir ve bu ATP enerjisi gerektirir ve enerji metabolizması sürecinde organik maddeler bölünür ve daha sonra sentez süreçlerine harcanacak olan enerji serbest bırakılır. .

Organizmalar beslenme sürecinde enerji alır ve onu serbest bırakır ve esas olarak solunum sürecinde erişilebilir bir forma dönüştürür. Beslenme şekline göre, tüm organizmalar ototroflara ve heterotroflara ayrılır. ototroflar organik maddeleri inorganik maddelerden bağımsız olarak sentezleyebilen ve heterotroflar sadece hazır organik maddeler kullanın.

Enerji metabolizmasının aşamaları

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

Üzerinde hazırlık aşaması polisakkaritlerin, lipidlerin, proteinlerin, nükleik asitlerin molekülleri, örneğin glikoz, gliserol ve yağ asitleri, amino asitler, nükleotitler vb. gibi daha basit olanlara parçalanır. Bu aşama doğrudan hücrelerde veya bağırsakta gerçekleşebilir, buradan itibaren bölünmüş maddeler kan akışı ile iletilir.

anaerobik aşama enerji metabolizmasına, organik bileşiklerin monomerlerinin, örneğin piruvik asit veya piruvat gibi daha basit ara ürünlere daha fazla bölünmesi eşlik eder. Oksijen varlığı gerektirmez ve bataklık siltlerinde veya insan bağırsağında yaşayan birçok organizma için tek yol enerji alıyor. Enerji metabolizmasının anaerobik aşaması sitoplazmada gerçekleşir.

Çeşitli maddeler anoksik bölünmeye uğrayabilir, ancak glikoz genellikle reaksiyonların substratıdır. Oksijensiz bölünme sürecine denir glikoliz. Glikoliz sırasında, glikoz molekülü dört hidrojen atomu kaybeder, yani oksitlenir ve iki molekül pirüvik asit, iki ATP molekülü ve indirgenmiş hidrojen taşıyıcının iki molekülü $NADH + H^(+)$ oluşur:

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

ADP'den ATP oluşumu, daha önce fosforlanmış bir şekerden bir fosfat anyonunun doğrudan transferi nedeniyle oluşur ve denir. substrat fosforilasyonu.

Aerobik Aşama enerji değişimi sadece oksijen varlığında gerçekleşebilirken, oksijensiz parçalanma sürecinde oluşan ara bileşikler nihai ürünlere (karbon dioksit ve su) oksitlenir ve organik bileşiklerin kimyasal bağlarında depolanan enerjinin çoğu serbest bırakılır. . 36 ATP molekülünün makroerjik bağlarının enerjisine geçer. Bu aşama da denir doku solunumu. Oksijen yokluğunda, ara bileşikler diğer organik maddelere dönüştürülür. fermantasyon.

Nefes

Hücresel solunum mekanizması, Şek.

Aerobik solunum mitokondride gerçekleşirken, piruvik asit önce bir karbon atomunu kaybeder, buna $NADH + H^(+)$'nin bir indirgeyici eşdeğerinin ve bir asetil koenzim A (asetil-CoA) molekülünün sentezi eşlik eder:

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

Mitokondriyal matristeki Asetil-CoA, toplamı olarak adlandırılan bir kimyasal reaksiyon zincirinde yer alır. Krebs döngüsü (trikarboksilik asit döngüsü, sitrik asit döngüsü). Bu dönüşümler sırasında iki ATP molekülü oluşur, asetil-CoA tamamen karbondioksite oksitlenir ve hidrojen iyonları ve elektronları $NADH + H^(+)$ ve $FADH_2$ hidrojen taşıyıcılarına bağlanır. Taşıyıcılar, hidrojen protonlarını ve elektronları, cristae oluşturan mitokondrinin iç zarlarına taşır. Taşıyıcı proteinlerin yardımıyla, hidrojen protonları zarlar arası boşluğa enjekte edilir ve elektronlar sözde boyunca aktarılır. Solunum zinciri mitokondrinin iç zarında bulunan ve oksijen atomlarına atılan enzimler:

$O_2+2e^(-)→O_2^-$.

Solunum zincirinin bazı proteinlerinin demir ve kükürt içerdiğine dikkat edilmelidir.

Zarlar arası boşluktan, hidrojen protonları, özel enzimler - ATP sentazları yardımıyla mitokondriyal matrise geri taşınır ve bu durumda salınan enerji, her bir glikoz molekülünden 34 ATP molekülünün sentezi için harcanır. Bu süreç denir oksidatif fosforilasyon. Mitokondriyal matriste, hidrojen protonları, su oluşturmak için oksijen radikalleri ile reaksiyona girer:

$4H^(+)+O_2^-→2H_2O$.

Oksijen solunumunun reaksiyonları seti aşağıdaki gibi ifade edilebilir:

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

Genel solunum denklemi şöyle görünür:

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

fermantasyon

Oksijen yokluğunda veya eksikliğinde fermantasyon meydana gelir. Fermentasyon, enerji elde etmenin solunumdan evrimsel olarak daha erken bir yoludur, ancak fermentasyon enerji açısından zengin organik maddeler ürettiğinden, enerji açısından daha az karlıdır. Birkaç ana fermantasyon türü vardır: laktik asit, alkol, asetik asit, vb. Bu nedenle, iskelet kaslarında, fermantasyon sırasında oksijen yokluğunda, pirüvik asit laktik aside indirgenirken, önceden oluşturulmuş indirgeyici eşdeğerler tüketilir ve sadece iki ATP molekülü kalır:

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

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

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

Mikroorganizmaların yardımıyla fermantasyon sırasında piruvik asit ayrıca asetik, butirik, formik asitler vb.

Enerji metabolizmasının bir sonucu olarak elde edilen ATP, hücrede çeşitli iş türleri için tüketilir: kimyasal, ozmotik, elektrik, mekanik ve düzenleyici. Kimyasal çalışma, proteinlerin, lipidlerin, karbonhidratların, nükleik asitlerin ve diğer hayati bileşiklerin biyosentezinden oluşur. Ozmotik çalışma, hücre tarafından absorpsiyon ve hücre dışı boşlukta bulunan maddelerin hücrenin kendisinden daha yüksek konsantrasyonlarda çıkarılması işlemlerini içerir. Elektrik işi ozmotik işle yakından ilgilidir, çünkü yüklü parçacıkların zarlar boyunca hareketinin bir sonucu olarak zarın yükünün oluşması ve uyarılabilirlik ve iletkenlik özelliklerinin kazanılmasıdır. Mekanik çalışma, hücre içindeki maddelerin ve yapıların yanı sıra bir bütün olarak hücrenin hareketi ile ilişkilidir. Düzenleyici çalışma, hücredeki süreçleri koordine etmeyi amaçlayan tüm süreçleri içerir.

Fotosentez, önemi, kozmik rolü

fotosentezışık enerjisini klorofilin katılımıyla organik bileşiklerin kimyasal bağlarının enerjisine dönüştürme süreci olarak adlandırılır.

Fotosentez sonucunda yılda yaklaşık 150 milyar ton organik madde ve yaklaşık 200 milyar ton oksijen üretilir. Bu işlem karbonun biyosferde dolaşımını sağlayarak karbondioksit birikimini önleyerek sera etkisinin oluşmasını ve Dünya'nın aşırı ısınmasını engeller. Fotosentez sonucu oluşan organik maddeler diğer organizmalar tarafından tamamen tüketilmez, önemli bir kısmı milyonlarca yıl içinde maden yatakları (taş ve linyit kömürü, petrol) oluşturmuştur. AT son zamanlar kolza yağı (“biyodizel”) ve bitki artıklarından elde edilen alkol de yakıt olarak kullanılmaya başlandı. Oksijenden, elektriksel deşarjların etkisi altında, dünyadaki tüm yaşamı ultraviyole ışınlarının zararlı etkilerinden koruyan bir ozon kalkanı oluşturan ozon oluşur.

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

Fotosentezin aşamaları. Fotosentezin aydınlık ve karanlık reaksiyonları, ilişkileri

1905 yılında İngiliz bitki fizyologu F. Blackman, fotosentez hızının sonsuza kadar artamayacağını, bazı faktörlerin bunu sınırladığını keşfetti. Buna dayanarak, iki fotosentez aşamasının varlığını önerdi: ışık ve karanlık. Düşük ışık yoğunluğunda, ışık yoğunluğundaki artışla orantılı olarak ışık reaksiyonlarının hızı artar ve ayrıca bu reaksiyonlar, oluşumları için enzimlere ihtiyaç duyulmadığından sıcaklığa bağlı değildir. Tilakoid zarlarda hafif reaksiyonlar meydana gelir.

Aksine, karanlık reaksiyonların hızı artan sıcaklıkla artar; ancak, 30°C$ sıcaklık eşiğine ulaşıldığında, bu büyüme durur, bu da stromada meydana gelen bu dönüşümlerin enzimatik doğasını gösterir. Karanlık olarak adlandırılsalar da, ışığın da karanlık reaksiyonlar üzerinde belirli bir etkisi olduğuna dikkat edilmelidir.

Fotosentezin hafif fazı, başlıcaları fotosistemler I ve II'nin yanı sıra ATP sentazı olan çeşitli protein kompleksleri taşıyan tilakoid membranlar üzerinde ilerler. Fotosistemlerin bileşimi, klorofilin yanı sıra karotenoidlerin de bulunduğu pigment komplekslerini içerir. Karotenoidler, spektrumun klorofilin bulunmadığı bölgelerde ışığı yakalar ve ayrıca klorofili yüksek yoğunluklu ışık tarafından yok edilmekten korur.

Pigment komplekslerine ek olarak, fotosistemler ayrıca elektronları klorofil moleküllerinden birbirlerine art arda transfer eden bir dizi elektron alıcı protein içerir. Bu proteinlerin dizisine denir. kloroplast elektron taşıma zinciri.

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

AT hafif faz Tilakoid zarlarda bulunan klorofil moleküllerine düşen ışık kuantumları veya fotonlar, onları daha fazla ile karakterize edilen uyarılmış bir duruma aktarır. yüksek enerji elektronlar. Aynı zamanda, fotosistem I'in klorofilinden uyarılmış elektronlar, bir aracılar zinciri aracılığıyla, daha sonra sulu bir çözeltide her zaman mevcut olan hidrojen protonlarını bağlayan hidrojen taşıyıcı NADP'ye aktarılır:

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

Azaltılmış $NADPH + H^(+)$ daha sonra karanlık aşamada kullanılacaktır. Fotosistem II'nin klorofilinden gelen elektronlar da elektron taşıma zinciri boyunca aktarılır, ancak fotosistem I'in klorofilindeki "elektron boşluklarını" doldururlar. Fotosistem II'nin klorofilindeki elektron eksikliği, su moleküllerinin sudan alınmasıyla doldurulur. Yukarıda bahsedilen oksijen salan kompleksin katılımıyla meydana gelen moleküller. Su moleküllerinin parçalanması sonucu oluşan fotoliz, hidrojen protonları oluşur ve fotosentezin bir yan ürünü olan moleküler oksijen salınır:

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

Hücredeki genetik bilgi. Genler, genetik kod ve özellikleri. Biyosentetik reaksiyonların matris yapısı. Protein ve nükleik asitlerin biyosentezi

Hücredeki genetik bilgi

Kendi türünün çoğaltılması, canlıların temel özelliklerinden biridir. Bu fenomen nedeniyle, sadece organizmalar arasında değil, aynı zamanda bireysel hücreler ve bunların organelleri (mitokondri ve plastitler) arasında da bir benzerlik vardır. Bu benzerliğin maddi temeli, DNA replikasyonu (kendi kendini ikiye katlama) süreçleri nedeniyle gerçekleştirilen DNA nükleotid dizisinde şifrelenmiş genetik bilgilerin iletilmesidir. Hücrelerin ve organizmaların tüm özellikleri ve özellikleri, yapısı öncelikle DNA nükleotid dizileri tarafından belirlenen proteinler sayesinde gerçekleştirilir. Bu nedenle, metabolik süreçlerde büyük önem taşıyan nükleik asitlerin ve proteinlerin biyosentezidir. Kalıtsal bilginin yapısal birimi gendir.

Genler, genetik kod ve özellikleri

Bir hücredeki kalıtsal bilgi monolitik değildir, ayrı "kelimelere" - genlere bölünmüştür.

Gen genetik bilginin temel birimidir.

Birkaç ülkede aynı anda yürütülen ve bu yüzyılın başında tamamlanan "İnsan Genomu" programı üzerinde yapılan çalışmalar, bir kişinin sadece 25-30 bin genine sahip olduğunu, ancak çoğumuzun bilgisine sahip olduğunu anlamamızı sağladı. DNA, insan için anlamını yitirmiş (kuyruk, vücut kılları vb.) çok sayıda anlamsız bölüm, tekrar ve özellikleri kodlayan genler içerdiğinden asla okunmaz. Ek olarak, kalıtsal hastalıkların gelişiminden sorumlu bir dizi genin yanı sıra ilaç hedef genleri deşifre edilmiştir. Ancak, bu programın uygulanması sırasında elde edilen sonuçların pratik uygulaması, daha fazla insanın genomları çözülene ve nasıl farklı oldukları netleşene kadar ertelenir.

Bir proteinin, ribozomal veya transfer RNA'nın birincil yapısını kodlayan genlere denir. yapısal ve yapısal genlerden okuma bilgisinin aktivasyonunu veya baskılanmasını sağlayan genler - düzenleyici. Bununla birlikte, yapısal genler bile düzenleyici bölgeler içerir.

Organizmaların kalıtsal bilgileri, DNA'da belirli nükleotid kombinasyonları ve dizilimleri şeklinde şifrelenir - genetik Kod. Özellikleri şunlardır: üçlü, özgüllük, evrensellik, fazlalık ve örtüşmeme. Ayrıca genetik kodda herhangi bir noktalama işareti bulunmamaktadır.

Her amino asit, DNA'da üç nükleotit tarafından kodlanır. üçlüörneğin metiyonin, TAC üçlüsü, yani üçlü kod tarafından kodlanır. Öte yandan, her üçlü, özgüllüğü veya belirsizliği olan yalnızca bir amino asidi kodlar. Genetik kod tüm canlı organizmalar için evrenseldir, yani insan proteinleri hakkındaki kalıtsal bilgiler bakteriler tarafından okunabilir ve bunun tersi de geçerlidir. Bu, organik dünyanın kökeninin birliğine tanıklık eder. Bununla birlikte, üç nükleotidin 64 kombinasyonu sadece 20 amino aside karşılık gelir, bunun sonucunda 2-6 üçlü bir amino asidi kodlayabilir, yani genetik kod gereksizdir veya dejenere olur. Üç üçlü, karşılık gelen amino asitlere sahip değildir, bunlara denir kodonları durdurmak, polipeptit zincirinin sentezinin sonunu işaretledikleri için.

DNA üçlülerindeki bazların sırası ve kodladıkları amino asitler

*Polipeptit zincirinin sentezinin sonunu gösteren durdurma kodonu.

Amino asit adlarının kısaltmaları:

Ala - alanin

Arg - arginin

Asn - asparajin

Asp - aspartik asit

Val - valin

onun - histidin

gli - glisin

Gln - glutamin

Glu - glutamik asit

ile - izolösin

Leu - lösin

Liz - lisin

Met - metionin

Pro - prolin

ser - serin

tir - tirozin

tre - treonin

Üç - triptofan

Fen - fenilalanin

cis - sistein

Genetik bilgiyi üçlüdeki ilk nükleotitten değil, ikincisinden okumaya başlarsanız, sadece okuma çerçevesi değişmeyecek - bu şekilde sentezlenen protein sadece nükleotit dizisinde değil, aynı zamanda yapı olarak da tamamen farklı olacaktır. ve özellikleri. Üçüzler arasında hiçbir noktalama işareti yoktur, bu nedenle okuma çerçevesinin kayması için herhangi bir engel yoktur, bu da mutasyonların oluşması ve sürdürülmesi için alan açar.

Biyosentetik reaksiyonların matris yapısı

Bakteriyel hücreler her 20-30 dakikada bir çoğalabilir ve ökaryotik hücreler - her gün ve hatta daha sık, yüksek hız ve DNA replikasyonu doğruluğu gerektirir. Ek olarak, her hücre birçok proteinin, özellikle enzimlerin yüzlerce ve binlerce kopyasını içerir, bu nedenle üremeleri için üretimlerinin "parça" yöntemi kabul edilemez. Daha ilerici bir yol, ürünün çok sayıda tam kopyasını almanıza ve maliyetini düşürmenize olanak tanıyan damgalamadır. Damgalama için, bir izlenimin yapıldığı bir matris gereklidir.

Hücrelerde, matris sentezi ilkesi, aynı nükleik asitlerin (DNA veya RNA) önceden var olan moleküllerinin yapısında belirtilen programa göre yeni protein ve nükleik asit moleküllerinin sentezlenmesidir.

Protein ve nükleik asitlerin biyosentezi

DNA kopyalama. DNA, monomerleri nükleotit olan çift sarmallı bir biyopolimerdir. DNA biyosentezi fotokopi ilkesine göre ilerlerse, kalıtsal bilgilerde kaçınılmaz olarak çok sayıda bozulma ve hata ortaya çıkacak ve bu da nihayetinde yeni organizmaların ölümüne yol açacaktır. Bu nedenle, DNA çoğaltma süreci farklıdır, yarı muhafazakar bir şekilde: DNA molekülü çözülür ve zincirlerin her birinde tamamlayıcılık ilkesine göre yeni bir zincir sentezlenir. Kalıtsal bilgilerin birebir kopyalanmasını ve nesilden nesile aktarılmasını sağlayan DNA molekülünün kendi kendini yeniden üretme sürecine denir. çoğaltma(lat. çoğaltma- tekrar). Replikasyonun bir sonucu olarak, her biri ebeveynin bir kopyasını taşıyan ana DNA molekülünün kesinlikle tam iki kopyası oluşur.

Replikasyon süreci aslında son derece karmaşıktır, çünkü bir dizi protein buna dahil olur. Bazıları DNA'nın çift sarmalını çözer, diğerleri tamamlayıcı zincirlerin nükleotitleri arasındaki hidrojen bağlarını koparır, diğerleri (örneğin, DNA polimeraz enzimi) tamamlayıcılık ilkesine göre yeni nükleotitler seçer, vb. Sonuç olarak oluşan iki DNA molekülü Bölünme sırasında replikasyon ikiye ayrılır, yeni oluşan yavru hücreler.

Çoğaltma işlemindeki hatalar son derece nadirdir, ancak meydana gelirse, hem DNA polimerazları hem de özel onarım enzimleri tarafından çok hızlı bir şekilde ortadan kaldırılır, çünkü nükleotit dizisindeki herhangi bir hata, proteinin yapısında ve işlevlerinde geri dönüşü olmayan bir değişikliğe yol açabilir. ve nihayetinde, canlılığı olumsuz etkiler yeni hücre hatta bireyler.

protein biyosentezi. 19. yüzyılın seçkin filozofu F. Engels'in mecazi olarak belirttiği gibi: "Yaşam, protein cisimlerinin bir varoluş biçimidir." Protein moleküllerinin yapısı ve özellikleri, birincil yapıları, yani DNA'da kodlanan amino asitlerin dizisi tarafından belirlenir. Sadece polipeptidin varlığı değil, hücrenin bir bütün olarak işleyişi de bu bilgilerin çoğaltılmasının doğruluğuna bağlıdır; bu nedenle protein sentezi süreci büyük önem taşımaktadır. Hücredeki en karmaşık sentez süreci gibi görünüyor, çünkü burada üç yüze kadar farklı enzim ve diğer makromoleküller yer alıyor. Ek olarak, daha da fazla hassasiyet gerektiren yüksek bir hızda akar.

Protein biyosentezinde iki ana adım vardır: transkripsiyon ve translasyon.

Transkripsiyon(lat. transkripsiyon- yeniden yazma), bir DNA şablonu üzerinde mRNA moleküllerinin biyosentezidir.

DNA molekülü iki antiparalel zincir içerdiğinden, her iki zincirden de bilgi okumak tamamen farklı mRNA'ların oluşumuna yol açacaktır, bu nedenle biyosentezi, ikincisinin aksine kodlama veya kodojenik olarak adlandırılan zincirlerden sadece birinde mümkündür, kodlamayan veya kodojenik olmayan. Yeniden yazma işlemi, tamamlayıcılık ilkesine göre RNA nükleotidlerini seçen özel bir enzim olan RNA polimeraz tarafından sağlanır. Bu süreç hem çekirdekte hem de kendi DNA'sına sahip organellerde - mitokondri ve plastidlerde gerçekleşebilir.

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

Paralel olarak, amino asit aktivasyon süreci, amino asidin karşılık gelen serbest tRNA'ya eklendiği sitoplazmada meydana gelir. Bu işlem özel bir enzim tarafından katalize edilir, ATP tüketir.

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

Protein sentezinin ikinci aşaması en sık sitoplazmada, örneğin kaba endoplazmik retikulumda meydana gelir. Oluşumu, ribozomların varlığını, karşılık gelen amino asitleri bağladıkları tRNA'nın aktivasyonunu, Mg2+ iyonlarının varlığını ve ayrıca optimal çevresel koşulları (sıcaklık, pH, basınç, vb.) gerektirir.

Yayına başlamak için inisiyasyon) ribozomun küçük bir alt birimi senteze hazır mRNA molekülüne bağlanır ve ardından tamamlayıcılık ilkesine göre metiyonin amino asidini taşıyan tRNA birinci kodona (AUG) seçilir. Ancak o zaman ribozomun büyük alt birimi birleşir. Birleştirilmiş ribozom içinde, ilki zaten dolu olan iki mRNA kodonu vardır. Yanındaki kodona yine bir amino asit taşıyan ikinci bir tRNA bağlanır, ardından amino asit kalıntıları arasında enzimler yardımıyla bir peptit bağı oluşur. Ribozom, mRNA'nın bir kodonunu hareket ettirir; amino asitten kurtulan tRNA'nın ilki, bir sonraki amino asit için sitoplazmaya geri döner ve gelecekteki polipeptit zincirinin bir parçası, olduğu gibi, kalan tRNA'da asılı kalır. Bir sonraki tRNA, ribozom içindeki yeni kodona katılır, işlem tekrarlanır ve adım adım polipeptit zinciri uzar, yani uzama.

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

Bir ATP molekülünün enerjisi, bir amino asidi tRNA'ya bağlamak için harcandığından ve ribozomu mRNA molekülü boyunca hareket ettirmek için birkaç tane daha kullanıldığından, çeviri çok enerji yoğun bir süreçtir.

Belirli protein moleküllerinin sentezini hızlandırmak için, tek bir yapı oluşturan mRNA molekülüne sırayla birkaç ribozom eklenebilir - polizom.

Hücre, canlıların genetik birimidir. Kromozomlar, yapıları (şekil ve büyüklükleri) ve işlevleri. Kromozom sayısı ve tür sabitliği. Somatik ve seks hücreleri. Hücre yaşam döngüsü: interfaz ve mitoz. Mitoz, somatik hücrelerin bölünmesidir. mayoz Mitoz ve mayoz bölünmenin evreleri. Bitki ve hayvanlarda germ hücrelerinin gelişimi. Hücre bölünmesi, organizmaların büyümesi, gelişmesi ve üremesinin temelidir. Mayoz ve mitozun rolü

Hücre yaşamın genetik birimidir

Nükleik asitlerin genetik bilginin taşıyıcısı olmasına rağmen, bu bilginin hücre dışında uygulanması imkansızdır, bu da virüs örneği ile kolayca kanıtlanır. Genellikle sadece DNA veya RNA içeren bu organizmalar kendi başlarına çoğalamazlar, bunun için hücrenin kalıtsal aparatını kullanmaları gerekir. Membran taşıma mekanizmalarını kullanma veya hücre hasarı dışında, hücrenin kendisinin yardımı olmadan hücreye bile giremezler. Çoğu virüs kararsızdır, birkaç saat açık havaya maruz kaldıktan sonra ölürler. Bu nedenle hücre, kalıtsal bilgilerin korunması, değiştirilmesi ve uygulanması ile torunlara iletilmesi için minimum bileşen setine sahip olan canlının genetik bir birimidir.

Bir ökaryotik hücrenin genetik bilgisinin çoğu çekirdekte bulunur. Organizasyonunun bir özelliği, prokaryotik bir hücrenin DNA'sının aksine, ökaryotik DNA moleküllerinin kapalı olmaması ve proteinlerle - kromozomlarla karmaşık kompleksler oluşturmasıdır.

Kromozomlar, yapıları (şekil ve büyüklükleri) ve işlevleri

Kromozom(Yunancadan. krom- renk, renk ve kedi balığı- vücut), genleri içeren ve vücudun belirtileri ve özellikleri hakkında belirli kalıtsal bilgileri taşıyan hücre çekirdeğinin yapısıdır.

Bazen prokaryotların halka DNA moleküllerine kromozom da denir. Kromozomlar kendi kendini kopyalama yeteneğine sahiptir, yapısal ve işlevsel bir bireyselliğe sahiptirler ve birkaç nesilde korurlar. Her hücre vücudun tüm kalıtsal bilgilerini taşır, ancak yalnızca küçük bir kısmı çalışır.

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

Kromozomlar, hücre bölünmesi sırasında en iyi ışık mikroskobu altında görülür, sıkıştırma sonucunda birincil bir daralma ile ayrılmış çubuk şeklindeki gövdeler şeklini alırlar - sentromer — omuzlarda. Kromozom da olabilir ikincil daralma, bazı durumlarda sözde ayıran uydu. Kromozomların uçlarına denir telomerler. Telomerler, kromozomların uçlarının birbirine yapışmasını engeller ve bölünmeyen bir hücrede çekirdek zarına tutunmalarını sağlar. Bölünmenin başlangıcında, kromozomlar ikiye katlanır ve iki kız kromozomdan oluşur - kromatitler sentromere bağlanır.

Şekle göre eşit kollu, eşit olmayan kollu ve çubuk şeklindeki kromozomlar ayırt edilir. Kromozom boyutları önemli ölçüde değişir, ancak ortalama kromozomun boyutu 5 $×$ 1.4 µm'dir.

Bazı durumlarda, sayısız DNA kopyalanmasının bir sonucu olarak kromozomlar, yüzlerce ve binlerce kromatit içerir: bu tür dev kromozomlara denir. polietilen. içinde buluşurlar Tükürük bezleri Drosophila larvalarının yanı sıra yuvarlak solucanların sindirim bezlerinde.

Kromozom sayısı ve tür sabitliği. Somatik ve germ hücreleri

Hücre teorisine göre hücre, bir organizmanın yapı, yaşam ve gelişme birimidir. Böylece canlıların büyüme, çoğalma ve organizmanın gelişmesi gibi önemli işlevleri hücresel düzeyde sağlanır. Çok hücreli organizmaların hücreleri somatik ve cinsiyete ayrılabilir.

somatik hücreler mitotik bölünme sonucu oluşan vücudun tüm hücreleridir.

Kromozomların incelenmesi, her biyolojik türün organizmasının somatik hücrelerinin sabit sayıda kromozom ile karakterize edildiğini belirlemeyi mümkün kılmıştır. Örneğin, bir kişinin 46 tanesi vardır.Somatik hücrelerin kromozom setine denir. diploit(2n) veya çift.

seks hücreleri, veya gametler, cinsel üremeye hizmet eden özel hücrelerdir.

Gametler her zaman somatik hücrelerdekinin yarısı kadar kromozom içerir (insanlarda - 23), bu nedenle germ hücrelerinin kromozom setine denir. haploid(n) veya tek. Oluşumu mayotik hücre bölünmesi ile ilişkilidir.

Somatik hücrelerin DNA miktarı 2c, germ hücrelerinin DNA miktarı ise 1c'dir. Somatik hücrelerin genetik formülü 2n2c ve cinsiyet - 1n1c olarak yazılır.

Bazı somatik hücrelerin çekirdeklerindeki kromozom sayısı, somatik hücrelerdeki sayılarından farklı olabilir. Bu fark bir, iki, üç vb. haploid kümeler kadar büyükse, bu hücrelere denir. poliploit(sırasıyla tri-, tetra-, pentaploid). Bu tür hücrelerde metabolik süreçler genellikle çok yoğundur.

Farklı organizmalar aynı sayıda kromozoma sahip olabilirken, ilgili olanlar farklı sayılara sahip olabileceğinden, kromozom sayısı kendi başına türe özgü bir özellik değildir. Örneğin, sıtma plasmodyum ve at yuvarlak kurdu iki kromozoma sahipken, insanlar ve şempanzeler sırasıyla 46 ve 48'e sahiptir.

İnsan kromozomları iki gruba ayrılır: otozomlar ve cinsiyet kromozomları (heterokromozomlar). otozom insan somatik hücrelerinde 22 çift vardır, erkekler ve kadınlar için aynıdır ve cinsiyet kromozomları sadece bir çift, ancak bireyin cinsiyetini belirleyen odur. İki tür cinsiyet kromozomu vardır - X ve Y. Bir kadının vücudunun hücreleri iki X kromozomu taşır ve erkekler - X ve Y.

karyotip- bu, bir organizmanın kromozom setinin bir dizi işaretidir (kromozomların sayısı, şekilleri ve boyutları).

Karyotipin koşullu kaydı, toplam kromozom sayısını, cinsiyet kromozomlarını ve kromozom setindeki olası sapmaları içerir. Örneğin normal bir erkeğin karyotipi 46,XY, normal bir kadının karyotipi 46,XX olarak yazılır.

Hücre yaşam döngüsü: interfaz ve mitoz

Hücreler her seferinde yeniden ortaya çıkmazlar, sadece ana hücrelerin bölünmesi sonucu oluşurlar. Ayrıldıktan sonra, yavru hücrelerin organelleri oluşturması ve belirli bir işlevi yerine getirmesini sağlayacak uygun yapıyı kazanması biraz zaman alır. Bu süreye denir olgunlaşma

Bölünme sonucu hücrenin ortaya çıkışından bölünmesine veya ölümüne kadar geçen süreye hücre denir. hücre yaşam döngüsü.

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

interfaz- bu, hücrenin bölünmediği ve normal şekilde çalıştığı yaşam döngüsündeki süredir. Ara faz üç döneme ayrılır: G 1 -, S- ve G 2 - dönemleri.

G 1 -dönem(presentetik, postmitotik), yeni oluşan hücrenin tam yaşam desteği için gerekli olan RNA, proteinler ve diğer maddelerin aktif bir sentezinin olduğu bir hücre büyümesi ve gelişimi dönemidir. Bu sürenin sonunda hücre, DNA duplikasyonu için hazırlanmaya başlayabilir.

AT S-dönemi(sentetik) DNA replikasyonu süreci gerçekleşir. Kromozomun replikasyona uğramayan tek kısmı sentromerdir, bu nedenle ortaya çıkan DNA molekülleri tamamen ayrılmaz, ancak içinde sabit kalır ve bölünmenin başlangıcında kromozom X şeklinde bir görünüme sahiptir. DNA duplikasyonundan sonra hücrenin genetik formülü 2n4c'dir. Ayrıca S-döneminde hücre merkezinin merkezcillerinin iki katına çıkması meydana gelir.

G 2 -dönem(postsentetik, premitotik), hücre bölünmesi süreci için gerekli olan RNA, proteinler ve ATP'nin yoğun sentezi ve ayrıca merkezcil, mitokondri ve plastidlerin ayrılması ile karakterize edilir. Ara fazın sonuna kadar, kromatin ve çekirdekçik açıkça ayırt edilebilir kalır, nükleer zarın bütünlüğü bozulmaz ve organeller değişmez.

Vücudun bazı hücreleri, vücudun ömrü boyunca işlevlerini yerine getirebilir (beynimizin nöronları, kalbin kas hücreleri), diğerleri ise kısa bir süre için var olur ve ardından ölürler (bağırsak epitel hücreleri). , derinin epidermisinin hücreleri). Sonuç olarak, vücutta ölü hücrelerin yerini alacak hücre bölünmesi ve yeni hücrelerin oluşumu süreçleri sürekli olarak gerçekleşmelidir. Bölünebilen hücrelere denir kök. İnsan vücudunda onlar kırmızı kemik iliği, derinin epidermisinin derin katmanlarında ve diğer yerlerde. Bu hücreleri kullanarak yeni bir organ büyütebilir, gençleşmeyi sağlayabilir ve ayrıca vücudu klonlayabilirsiniz. Kök hücrelerin kullanımına ilişkin beklentiler oldukça açıktır, ancak çoğu durumda kürtaj sırasında öldürülen insan fetüslerinden elde edilen embriyonik kök hücreler kullanıldığından, bu sorunun ahlaki ve etik yönleri hala tartışılmaktadır.

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

Çok hücreli organizmalarda birbirini izleyen bölünmeler sırasında yavru hücreler, artan sayıda genden gelen bilgileri okudukları için giderek daha çeşitli hale gelir.

Bazı hücreler sonunda bölünmeyi durdurur ve ölür; bu, deri ve kan hücrelerinin epidermal hücrelerinde olduğu gibi belirli işlevlerin tamamlanmasından veya çevresel faktörlerin, özellikle patojenlerin bu hücrelere zarar vermesine bağlı olabilir. Genetik olarak programlanmış hücre ölümü denir apoptoz kaza sonucu ölüm ise nekroz.

Mitoz, somatik hücrelerin bölünmesidir. Mitoz bölünmenin evreleri

mitoz- somatik hücrelerin dolaylı bölünmesi için bir yöntem.

Mitoz sırasında, hücre bir dizi ardışık aşamadan geçer, bunun sonucunda her bir yavru hücre, ana hücrede olduğu gibi aynı kromozom setini alır.

Mitoz, dört ana aşamaya ayrılır: faz, metafaz, anafaz ve telofaz. Profaz- kromatin yoğunlaşmasının meydana geldiği en uzun mitoz aşaması, bunun sonucunda iki kromatitten (kız kromozomları) oluşan X şeklindeki kromozomlar görünür hale gelir. Bu durumda, çekirdekçik kaybolur, merkezciller hücrenin kutuplarına doğru uzaklaşır ve mikrotübüllerin akromatin mili (iğ) oluşmaya başlar. Profazın sonunda, nükleer zar ayrı veziküllere ayrılır.

AT metafaz kromozomlar, hücrenin ekvatoru boyunca, tam olarak oluşturulmuş bir bölünme milinin mikrotübüllerinin eklendiği sentromerleriyle sıralanır. Bu bölünme aşamasında, kromozomlar en yoğundur ve karyotipi incelemeyi mümkün kılan karakteristik bir şekle sahiptir.

AT anafaz sentromerlerde hızlı DNA replikasyonu meydana gelir, bunun sonucunda kromozomlar bölünür ve kromatitler, mikrotübüller tarafından gerilmiş hücrenin kutuplarına doğru ayrılır. Kromatitlerin dağılımı kesinlikle eşit olmalıdır, çünkü vücudun hücrelerindeki kromozom sayısının sabitliğini koruyan bu işlemdir.

Sahnede telofaz yavru kromozomlar kutuplarda toplanır, despiralize olur, etraflarında veziküllerden nükleer zarflar oluşur ve yeni oluşan çekirdeklerde nükleoller belirir.

Çekirdeğin bölünmesinden sonra sitoplazmanın bölünmesi gerçekleşir - sitokinez, bu sırada ana hücrenin tüm organellerinin az çok tekdüze bir dağılımı vardır.

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

Vücudun hastalıklı, hasarlı, yaşlanan hücrelerinde ve özel dokularında, biraz farklı bir bölünme süreci meydana gelebilir - amitoz. amitoz hücresel bileşenler eşit olmayan bir şekilde dağıldığından, genetik olarak eşdeğer hücrelerin oluşumunun meydana gelmediği ökaryotik hücrelerin doğrudan bölünmesi olarak adlandırılır. Bitkilerde endospermde ve hayvanlarda karaciğer, kıkırdak ve gözün korneasında oluşur.

mayoz Mayoz bölünmenin evreleri

mayoz bölünme- bu, birincil germ hücrelerinin (2n2c) dolaylı bölünmesi için bir yöntemdir, bunun sonucunda haploid hücreler (1n1c), çoğunlukla germ hücreleri oluşur.

Mitozdan farklı olarak mayoz, her biri bir interfazdan önce gelen iki ardışık hücre bölünmesinden oluşur. Mayoz bölünmenin birinci bölümüne (mayoz I) denir. kesinti, çünkü bu durumda kromozom sayısı yarıya iner ve ikinci bölünme (mayoz II) - denklemsel, çünkü sürecinde kromozom sayısı korunur.

interfaz I mitoz interfazına benzer şekilde ilerler. mayoz I dört evreye ayrılır: profaz I, metafaz I, anafaz I ve telofaz I. Profaz Iİki ana süreç oluşur: konjugasyon ve çaprazlama. Birleşme- bu, tüm uzunluk boyunca homolog (eşleştirilmiş) kromozomların füzyon sürecidir. Konjugasyon sırasında oluşan kromozom çiftleri, metafaz I'in sonuna kadar korunur.

karşıya geçmek- homolog kromozomların homolog bölgelerinin karşılıklı değişimi. Çaprazlamanın bir sonucu olarak, organizma tarafından her iki ebeveynden alınan kromozomlar, genetik olarak çeşitli yavruların ortaya çıkmasına yol açan yeni gen kombinasyonları kazanır. I. fazın sonunda, mitozun profazında olduğu gibi, çekirdekçik kaybolur, merkezciller hücrenin kutuplarına doğru uzaklaşır ve çekirdek zarı parçalanır.

AT metafaz I kromozom çiftleri hücrenin ekvatoru boyunca sıralanır, fisyon milinin mikrotübülleri sentromerlerine bağlanır.

AT anafaz I iki kromatitten oluşan tüm homolog kromozomlar kutuplara doğru uzaklaşır.

AT telofaz I hücrenin kutuplarında kromozom kümeleri etrafında, nükleer zarlar oluşur, nükleoller oluşur.

sitokinez I yavru hücrelerin sitoplazmalarının bölünmesini sağlar.

Mayoz I (1n2c) sonucunda oluşan yavru hücreler, hücrenin kutuplarına rastgele dağılmış kromozomları eşit olmayan genler içerdiğinden genetik olarak heterojendir.

Mitoz ve mayozun karşılaştırmalı özellikleri

işaret	mitoz	mayoz bölünme
Hangi hücreler bölünmeye başlar?	somatik (2n)	Birincil germ hücreleri (2n)
Bölüm sayısı	1	2
Bölünme sürecinde kaç tane ve ne tür hücre oluşur?	2 somatik (2n)	4 cinsel (n)
interfaz		Bölünme için hücre hazırlığı, DNA duplikasyonu	Çok kısa, DNA duplikasyonu oluşmaz
Aşamalar		mayoz I	mayoz II
Profaz		Kromozom yoğunlaşması, nükleolusun kaybolması, nükleer zarfın parçalanması, konjugasyon ve çaprazlama meydana gelebilir.	Kromozomların yoğunlaşması, çekirdekçiklerin kaybolması, çekirdek zarının parçalanması
metafaz		Ekvator boyunca kromozom çiftleri bulunur, bir bölünme mili oluşur	Kromozomlar ekvator boyunca dizilir, bölünme mili oluşur
anafaz		İki kromatitten gelen homolog kromozomlar kutuplara doğru uzaklaşır	Kromatitler kutuplara doğru uzaklaşır
telofaz		Kromozomlar despiralize olur, yeni nükleer zarflar ve nükleoller oluşur	Kromozomlar despiralize olur, yeni nükleer zarflar ve nükleoller oluşur

interfaz IIçok kısa, çünkü içinde DNA ikilemesi oluşmaz, yani S periyodu yoktur.

mayoz II ayrıca dört aşamaya ayrılır: faz II, metafaz II, anafaz II ve telofaz II. AT faz II konjugasyon ve çaprazlama dışında profaz I'de olduğu gibi aynı süreçler meydana gelir.

AT metafaz II Kromozomlar, hücrenin ekvatoru boyunca bulunur.

AT anafaz II Kromozomlar sentromerde bölünür ve kromatitler kutuplara doğru gerilir.

AT telofaz II nükleer zarlar ve çekirdekçikler, kızı kromozom kümelerinin etrafında oluşur.

Sonrasında sitokinez II dört yavru hücrenin hepsinin genetik formülü 1n1c'dir, ancak hepsinin çapraz geçişin ve yavru hücrelerde anne ve baba kromozomlarının rastgele bir kombinasyonunun sonucu olan farklı bir gen kümesi vardır.

Bitki ve hayvanlarda germ hücrelerinin gelişimi

gametogenez(Yunancadan. gamet- eş, gametler- koca ve Yaratılış- köken, oluşum) olgun germ hücrelerinin oluşum sürecidir.

Eşeyli üreme çoğunlukla iki birey gerektirdiğinden - kadın ve erkek, farklı cinsiyet hücreleri - yumurta ve sperm üretir, o zaman bu gametlerin oluşum süreçleri farklı olmalıdır.

Prosesin doğası ayrıca büyük ölçüde bir bitkide mi yoksa hayvan hücresinde mi meydana geldiğine bağlıdır, çünkü bitkilerde gamet oluşumu sırasında sadece mitoz meydana gelirken, hayvanlarda hem mitoz hem de mayoz meydana gelir.

Bitkilerde germ hücrelerinin gelişimi. Anjiyospermlerde, erkek ve dişi germ hücrelerinin oluşumu, sırasıyla çiçeğin farklı yerlerinde - organlarındaki ve pistillerde meydana gelir.

Erkek germ hücrelerinin oluşumundan önce - mikrogametogenez(Yunancadan. mikrolar- küçük) - oluyor mikrosporogenez yani, organlarındaki anterlerde mikrosporların oluşumu. Bu süreç, dört haploid mikrosporla sonuçlanan ana hücrenin mayotik bölünmesi ile ilişkilidir. Mikrogametogenez, mikrosporların mitotik bölünmesi ile ilişkilidir ve iki hücreden oluşan bir erkek gametofit verir - büyük bir bitkisel(sifonojenik) ve sığ üretken. Bölünmeden sonra, erkek gametofit yoğun kabuklarla kaplanır ve bir polen tanesi oluşturur. Bazı durumlarda, polen olgunlaşma sürecinde ve bazen sadece pistilin stigmasına transfer edildikten sonra, üretici hücre iki hareketsiz erkek germ hücresinin oluşumu ile mitotik olarak bölünür - sperm. Tozlaşmadan sonra, vejetatif hücreden, spermin döllenme için pistilin yumurtalığına nüfuz ettiği bir polen tüpü oluşur.

Bitkilerde dişi germ hücrelerinin gelişmesine denir. megagametogenez(Yunancadan. mega- büyük). Pistilin yumurtalığında meydana gelir ve öncesinde megasporogenez bunun sonucunda çekirdekte bulunan megasporun ana hücresinden mayotik bölünme ile dört megaspor oluşur. Megasporlardan biri mitotik olarak üç kez bölünür ve sekiz çekirdekli bir embriyo kesesi olan dişi gametofiti oluşturur. Kız hücrelerinin sitoplazmalarının müteakip izolasyonu ile, ortaya çıkan hücrelerden biri, yanlarında sözde sinerjitlerin bulunduğu bir yumurta haline gelir, embriyo kesesinin karşı ucunda ve merkezde üç antipod oluşur. , iki haploid çekirdeğin füzyonu sonucunda diploid bir merkezi hücre oluşur.

Hayvanlarda germ hücrelerinin gelişimi. Hayvanlarda, germ hücrelerinin oluşumunun iki süreci ayırt edilir - spermatogenez ve oogenez.

spermatogenez(Yunancadan. sperm, spermatos- tohum ve Yaratılış- köken, oluşum) olgun erkek germ hücrelerinin oluşum sürecidir - spermatozoa. İnsanlarda testislerde veya testislerde meydana gelir ve dört döneme ayrılır: üreme, büyüme, olgunlaşma ve oluşum.

AT üreme sezonu Primordial germ hücreleri mitotik olarak bölünerek diploid oluşumuna neden olur. spermatogonyum. AT büyüme dönemi spermatogonia, sitoplazmada besin biriktirir, boyut olarak artar ve birincil spermatositler, veya 1. dereceden spermatositler. Ancak bundan sonra mayoz bölünmeye girerler ( olgunlaşma dönemi), bu ilk önce iki ile sonuçlanır ikincil spermatosit, veya 2. dereceden spermatosit ve sonra - oldukça büyük miktarda sitoplazmaya sahip dört haploid hücre - spermatidler. AT oluşum dönemi sitoplazmanın neredeyse tamamını kaybederler ve bir flagellum oluşturarak spermatozoaya dönüşürler.

spermatozoa, veya sakızlar, - baş, boyun ve kuyruklu çok küçük hareketli erkek cinsiyet hücreleri.

AT kafaçekirdek hariç, akrozom- Döllenme sırasında yumurta zarlarının çözünmesini sağlayan değiştirilmiş bir Golgi kompleksi. AT boyun hücre merkezinin merkezcilleri vardır ve temeli at kuyruğu Spermatozoon hareketini doğrudan destekleyen mikrotübüller oluşturur. Aynı zamanda, sperme hareket için ATP enerjisi sağlayan mitokondri içerir.

Yumurta oluşumu(Yunancadan. BM- bir yumurta ve Yaratılış- köken, oluşum) olgun dişi germ hücrelerinin - yumurtaların oluşum sürecidir. İnsanlarda yumurtalıklarda meydana gelir ve üç dönemden oluşur: üreme, büyüme ve olgunlaşma. Spermatogenezdekine benzer üreme ve büyüme dönemleri, intrauterin gelişim sırasında bile meydana gelir. Aynı zamanda mitoz sonucunda birincil germ hücrelerinden diploid hücreler oluşur. oogonia, bu daha sonra diploid primere dönüşür oositler, veya 1. sıradaki oositler. Mayoz bölünme ve ardından meydana gelen sitokinez olgunlaşma dönemi, ana hücrenin sitoplazmasının düzensiz bölünmesi ile karakterize edilir, böylece sonuç olarak, ilk başta elde edilir ikincil oosit, veya oosit 2. sıra, ve ilk kutup gövdesi, ve sonra ikincil oositten - tüm besin kaynağını tutan yumurta ve ikinci kutup gövdesi, ilk kutup gövdesi ikiye bölünür. Kutup cisimleri fazla genetik materyali alır.

İnsanlarda 28-29 gün ara ile yumurta üretilir. Yumurtaların olgunlaşması ve salınması ile ilişkili döngüye adet döngüsü denir.

Yumurta- sadece haploid bir kromozom seti taşıyan değil, aynı zamanda embriyonun sonraki gelişimi için önemli bir besin kaynağı taşıyan büyük bir dişi germ hücresi.

Memelilerde yumurta, çeşitli faktörlerin ona zarar verme olasılığını azaltan dört zarla kaplıdır. İnsanlarda yumurtanın çapı 150-200 mikrona ulaşırken, bir devekuşunda birkaç santimetre olabilir.

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

Tek hücreli organizmalarda hücre bölünmesi, bireylerin sayısında, yani üremede bir artışa yol açarsa, çok hücreli organizmalarda bu sürecin farklı bir anlamı olabilir. Böylece, zigottan başlayarak embriyonun hücre bölünmesi, birbirine bağlı büyüme ve gelişme süreçlerinin biyolojik temelidir. İnsanlarda da benzer değişiklikler görülüyor Gençlik, hücre sayısı sadece arttığında değil, aynı zamanda vücutta niteliksel bir değişiklik meydana geldiğinde. Çok hücreli organizmaların çoğaltılması da hücre bölünmesine dayanır, örneğin, aseksüel üreme sırasında, bu işlem nedeniyle, vücudun bir bölümünden tüm vücut restore edilir ve cinsel üreme sırasında, gametogenez sırasında germ hücreleri oluşur, ardından bir yeni organizma. Ökaryotik hücre bölünmesinin ana yöntemleri olan mitoz ve mayoz bölünmenin organizmaların yaşam döngülerinde farklı öneme sahip olduğuna dikkat edilmelidir.

Mitozun bir sonucu olarak, kalıtsal materyalin yavru hücreler arasında tek tip bir dağılımı vardır - annenin tam kopyaları. Mitoz olmadan, tek bir hücre olan zigottan gelişen çok hücreli organizmaların varlığı ve büyümesi imkansız olurdu, çünkü bu tür organizmaların tüm hücreleri aynı genetik bilgiyi içermek zorundadır.

Bölünme sürecinde, kızı hücreler, hücreler arası etkileşim nedeniyle içlerinde yeni gen gruplarının aktivasyonu ile ilişkili olan yapı ve işlevlerde giderek daha çeşitli hale gelir. Bu nedenle, bir organizmanın gelişimi için mitoz gereklidir.

Bu hücre bölünmesi yöntemi, aseksüel üreme ve hasarlı dokuların yanı sıra organların rejenerasyonu (iyileşmesi) süreçleri için gereklidir.

Mayoz, sırayla, cinsel üreme sırasında kromozom setinin yarısını azalttığı ve daha sonra döllenmenin bir sonucu olarak restore edildiği için, cinsel üreme sırasında karyotipin sabitliğini sağlar. Ek olarak mayoz, yavru hücrelerde kromozomların çapraz geçişi ve rastgele kombinasyonu nedeniyle ebeveyn genlerinin yeni kombinasyonlarının ortaya çıkmasına neden olur. Bu sayede, yavrular genetik olarak çeşitlidir, bu da doğal seleksiyon için malzeme sağlar ve evrimin maddi temelidir. Kromozomların sayı, şekil ve büyüklüğündeki bir değişiklik, bir yandan organizmanın gelişiminde çeşitli sapmaların ortaya çıkmasına ve hatta ölümüne neden olabilirken, diğer yandan bireylerin ortaya çıkmasına neden olabilir. ortama daha çok uyum sağlar.

Dolayısıyla hücre, organizmaların büyüme, gelişme ve üreme birimidir.

Çoğu canlı organizma hücresel bir yapıya sahiptir. Hücre, canlının yapısal ve işlevsel birimidir. Canlı organizmaların tüm belirtileri ve işlevleri ile karakterize edilir: metabolizma ve enerji, büyüme, üreme, kendi kendini düzenleme. Hücreler şekil, boyut, işlevler, metabolizma türü bakımından farklıdır (Şekil 47).

Pirinç. 47. Hücre çeşitliliği: 1 - yeşil euglena; 2 - bakteri; 3 - yaprak hamurunun bitki hücresi; 4 - epitel hücresi; 5 - sinir hücresi

Hücre boyutları 3-10 ila 100 µm (1 µm = 0.001 m) arasında değişir. 1-3 mikrondan küçük hücreler daha az sıklıkta buluşur. Boyutu birkaç santimetreye ulaşan dev hücreler de vardır. Hücrelerin şekli de çok çeşitlidir: küresel, silindirik, oval, iğ şeklinde, yıldız şeklinde, vb. Bununla birlikte, tüm hücreler arasında çok fazla ortak nokta vardır. Aynı kimyasal bileşime ve genel yapı planına sahiptirler.

Hücrenin kimyasal bileşimi. Canlı organizmalarda bilinen tüm kimyasal elementlerin yaklaşık 20'si vardır ve bunlardan 4'ünün payı: oksijen, karbon, hidrojen ve azot -% 95'e kadardır. Bu elementlere biyojenik elementler denir. Canlı organizmaları oluşturan inorganik maddelerden en önemlisi sudur. Hücredeki içeriği %60 ile %98 arasında değişmektedir. Suya ek olarak, hücre ayrıca esas olarak iyon şeklinde mineraller de içerir. Bunlar demir, iyot, klor, fosfor, kalsiyum, sodyum, potasyum vb. bileşiklerdir.

İnorganik maddelere ek olarak, hücrede organik maddeler de bulunur: proteinler, lipitler (yağlar), karbonhidratlar (şekerler), nükleik asitler (DNA, RNA). Hücrenin büyük kısmını oluştururlar. En önemli organik maddeler nükleik asitler ve proteinlerdir. Nükleik asitler (DNA ve RNA), kalıtsal bilgilerin iletilmesinde, protein sentezinde ve tüm hücre yaşam süreçlerinin düzenlenmesinde rol oynar.

sincaplar bir dizi işlevi yerine getirin: bina, düzenleyici, nakliye, kasılma, koruyucu, enerji. Ancak en önemlisi proteinlerin enzimatik işlevidir.

enzimler- Bunlar, canlı organizmalarda meydana gelen tüm kimyasal reaksiyonları hızlandıran ve düzenleyen biyolojik katalizörlerdir. Enzimlerin katılımı olmadan canlı bir hücrede tek bir reaksiyon gerçekleşmez.

lipidler ve karbonhidratlar esas olarak bina ve enerji işlevlerini yerine getirir, vücudun rezerv besinleridir.

Böyle, fosfolipidler Proteinlerle birlikte hücrenin tüm zar yapılarını oluştururlar. Yüksek moleküler ağırlıklı karbonhidrat - selüloz, bitki ve mantarların hücre duvarını oluşturur.

yağlar, nişasta ve glikojen hücre ve bir bütün olarak organizma için yedek besinlerdir. Glikoz, fruktoz, sakaroz ve diğerleri Sahra bitkilerin köklerinin ve yapraklarının bir parçasıdır, meyveleridir. glikoz insanların ve birçok hayvanın kan plazmasının önemli bir bileşenidir. Karbonhidratlar ve yağlar vücutta parçalandığında, hayati süreçler için gerekli olan büyük miktarda enerji açığa çıkar.

Hücre yapıları. Hücre, bir dış hücre zarı, organelleri olan sitoplazma ve bir çekirdekten oluşur (Şekil 48).

Pirinç. 48. Bir hayvan (A) ve bitki (B) hücresinin yapısının birleşik şeması: 1 - kabuk; 2 - dış hücre zarı 3 - çekirdek; 4 - kromatin; 5 - nükleol; 6 - endoplazmik retikulum (pürüzsüz ve granüler); 7 - mitokondri; 8 - kloroplastlar; 9 - Golgi aygıtı; 10 - lizozom; 11 - çağrı Merkezi; 12 - ribozomlar; 13 - koful; 14 - sitoplazma

dış hücre zarı tüm organizmaların hücresinin canlı içeriğini sınırlayan tek zarlı bir hücresel yapıdır. Seçici geçirgenliğe sahip olduğu için hücreyi korur, maddelerin akışını ve dış ortamla alışverişini düzenler ve hücrenin belirli bir şeklini korur. hücreler bitki organizmaları, mantarlar, dıştaki zara ek olarak bir kabuğa da sahiptirler. Bu cansız hücresel yapı, bitkilerde selüloz, mantarlarda kitinden oluşur, hücreye güç verir, hücreyi korur, bitki ve mantarların "iskeleti"dir.

AT sitoplazma, hücrenin yarı sıvı içeriğinin tamamı organellerdir.

Endoplazmik retikulum sitoplazmaya nüfuz ederek hücrenin tek tek bölümleri arasında iletişim ve maddelerin taşınmasını sağlar. Pürüzsüz ve taneli EPS vardır. Granüler ER ribozomlar içerir.

ribozomlar- Hücrede protein sentezinin gerçekleştiği küçük mantar biçimli gövdelerdir.

golgi aygıtı sentezlenen maddelerin hücreden paketlenmesini ve uzaklaştırılmasını sağlar. Ek olarak, yapılarından oluşur lizozomlar. Bu küresel gövdeler, hücreye giren besinleri parçalayan ve hücre içi sindirime izin veren enzimler içerir.

mitokondri- Bunlar, dikdörtgen şeklinde yarı özerk zar yapılarıdır. Hücrelerdeki sayıları farklıdır ve bölünme sonucu artar. Mitokondri, hücrenin güç merkezleridir. Solunum sürecinde, içlerinde atmosferik oksijen ile maddelerin son oksidasyonu meydana gelir. Bu durumda, salınan enerji, sentezi bu yapılarda meydana gelen ATP moleküllerinde depolanır.

kloroplastlar, Sadece bitki hücrelerinin özelliği olan yarı otonom zar organelleri. Kloroplastlar, klorofil pigmenti nedeniyle yeşil renktedir, fotosentez işlemini sağlarlar.

Kloroplastlara ek olarak bitki hücreleri sahip ve boşluklar hücre özü ile doldurulur.

Çağrı Merkezi hücre bölünmesi sürecine katılır. İki merkez ve bir merkez küreden oluşur. Bölünme sırasında fisyon iğ ipliklerini oluştururlar ve hücrede kromozomların eşit dağılımını sağlarlar.

Çekirdek hücre aktivitesinin düzenlenmesinin merkezidir. Çekirdek, gözeneklere sahip bir nükleer zar ile sitoplazmadan ayrılır. İçinde kalıtsal bilgilerin iletilmesini sağlayan DNA moleküllerini içeren karyoplazma ile doldurulur. Burada DNA, RNA, ribozomların sentezi gerçekleşir. Çekirdekte genellikle bir veya daha fazla koyu yuvarlak oluşum görülebilir - bunlar nükleollerdir. Burada ribozomlar oluşur ve birikir. Çekirdekte, DNA molekülleri ince kromatin filamentleri şeklinde oldukları için görünmez. Bölünmeden önce DNA spiralleşir, kalınlaşır, protein ile kompleksler oluşturur ve açıkça görülebilen yapılara dönüşür - kromozomlar (Şekil 49). Genellikle bir hücredeki kromozomlar eşleştirilmiştir, şekil, boyut ve kalıtsal bilgiler bakımından aynıdır. Eşleştirilmiş kromozomlar denir homolog.Çift kromozom takımına denir diploit. Bazı hücreler ve organizmalar, adı verilen tek, eşleştirilmemiş bir küme içerir. haploid.

Pirinç. 49. A - kromozomun yapısı: 1 - sentromer; 2 - kromozom kolları; 3 - DNA molekülleri; 4 - Kardeş kromatidler B - kromozom türleri: 1 - eşit omuzlu; 2 - çok omuzlu; 3 - tek omuz

Her organizma türü için kromozom sayısı sabittir. Böylece insan hücrelerinde 46 (23 çift), buğday hücrelerinde 28 (14 çift) ve güvercin hücrelerinde 80 (40 çift) kromozom bulunur. Bu organizmalar diploid bir kromozom seti içerir. Algler, yosunlar, mantarlar gibi bazı organizmalar haploid bir kromozom setine sahiptir. Tüm organizmalardaki seks hücreleri haploiddir.

Listelenenlere ek olarak, bazı hücrelerin belirli organelleri vardır - kirpikler ve kamçı, esas olarak tek hücreli organizmalarda hareket sağlarlar, ancak çok hücreli organizmaların bazı hücrelerinde de bulunurlar. Örneğin, flagella, Euglena yeşili, Chlamydomonas, bazı bakteriler ve kirpikler - siliyerlerde, hayvanların siliyer epitel hücrelerinin hücrelerinde bulunur.

| |
§ 43. Yaşamanın ana kriterleri§ 45. Hücre hayati aktivitesinin özellikleri

Benzer Sayfalar

Canlı organizmaların kimyasal bileşimi

Canlı organizmaların kimyasal bileşimi iki şekilde ifade edilebilir: atomik ve moleküler. Atomik (elemental) bileşim, canlı organizmaları oluşturan elementlerin atomlarının oranını gösterir. Moleküler (malzeme) bileşim, maddelerin moleküllerinin oranını yansıtır.

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

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

Hücrenin sulu bir çözeltisindeki mineral tuzlar, katyonlara ve anyonlara ayrışır. En önemli katyonlar K+, Ca2+, Mg2+, Na+, NHJ, anyonlar - Cl-, SO2-, HPO2-, H2PO-, HCO-, NO-'dir.

karbonhidratlar - bir veya daha fazla basit şeker molekülünden oluşan organik bileşikler. Hayvan hücrelerinde karbonhidrat içeriği %1-5'tir ve bazı bitki hücrelerinde %70'e ulaşır.

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

sincaplar monomerleri amino asitler olan biyolojik heteropolimerlerdir. Proteinlerin oluşumunda sadece 20 amino asit yer alır. Bunlara temel veya temel denir. Bazı amino asitler, hayvan ve insan organizmalarında sentezlenmez ve bitkisel gıdalarla sağlanmalıdır (bunlara esansiyel denir).

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

hücre yapısı

Hücre teorisinin oluşumu

• Robert Hooke 1665'te mantarın bir bölümündeki hücreleri keşfetti ve "hücre" terimini ilk kullanan kişi oldu.
• Anthony van Leeuwenhoek tek hücreli organizmaları keşfetti.
• 1838'de Matthias Schleiden ve 1839'da Thomas Schwann hücre teorisinin ana hükümlerini formüle ettiler. Bununla birlikte, hatalı bir şekilde, hücrelerin hücresel olmayan birincil maddeden kaynaklandığına inandılar.
• Rudolf Virchow 1858'de tüm hücrelerin hücre bölünmesiyle diğer hücrelerden oluştuğunu kanıtladı.

Hücre teorisinin temel hükümleri

1. Hücre, tüm canlıların yapısal birimidir. Tüm canlı organizmalar hücrelerden oluşur (virüsler bir istisnadır).
2. Hücre, tüm canlıların işlevsel birimidir. Hücre, tüm hayati fonksiyonları gösterir.
3. Hücre, tüm canlıların gelişme birimidir. Yeni hücreler, yalnızca orijinal (ana) hücrenin bölünmesinin bir sonucu olarak oluşur.
4. Hücre, tüm canlıların genetik birimidir. Bir hücrenin kromozomları, tüm organizmanın gelişimi hakkında bilgi içerir.
5. Tüm organizmaların hücreleri kimyasal bileşim, yapı ve işlev bakımından benzerdir.

Hücre organizasyonu türleri

Canlı organizmalar arasında sadece virüsler hücresel yapıya sahip değildir. Diğer tüm organizmalar, hücresel yaşam formları ile temsil edilir. İki tür hücresel organizasyon vardır: prokaryotik ve ökaryotik. Bakteriler prokaryottur ve bitkiler, mantarlar ve hayvanlar ökaryottur.

Prokaryotik hücreler nispeten basittir. Çekirdekleri yoktur, DNA'nın sitoplazmadaki konumuna nükleoid denir, tek DNA molekülü daireseldir ve proteinlerle ilişkili değildir, hücreler ökaryotik hücrelerden daha küçüktür, hücre duvarı bir glikopeptid içerir - murein, var zar organelleri yoktur, işlevleri plazma zarının istilası ile gerçekleştirilir, ribozomlar küçüktür, mikrotübüller yoktur, bu nedenle sitoplazma hareketsizdir ve kirpikler ve kamçıların özel bir yapısı vardır.

Ökaryotik hücreler, kromozomların bulunduğu bir çekirdeğe sahiptir - proteinlerle ilişkili doğrusal DNA molekülleri; sitoplazmada çeşitli zar organelleri bulunur.

Bitki hücreleri, kalın bir selüloz hücre duvarı, plastitler ve çekirdeği çevreye kaydıran büyük bir merkezi vakuolün varlığı ile ayırt edilir. Yüksek bitkilerin hücre merkezi, sentriyol içermez. Depo karbonhidratı nişastadır.

Mantar hücrelerinde kitin içeren bir hücre zarı vardır, sitoplazmada merkezi bir vakuol vardır ve plastid yoktur. Sadece bazı mantarların hücre merkezinde bir merkezcil bulunur. Ana rezerv karbonhidrat glikojendir.

Hayvan hücreleri, kural olarak, ince bir hücre duvarına sahiptir, plastidler ve merkezi bir vakuol içermez; bir merkez hücre merkezinin özelliğidir. Depo karbonhidratı glikojendir.

Ökaryot bir hücrenin yapısı

Tipik bir ökaryotik hücre üç bileşenden oluşur: bir zar, bir sitoplazma ve bir çekirdek.

Hücre çeperi

Dışarıda, hücre, temeli plazma zarı veya tipik bir yapıya ve 7.5 nm kalınlığa sahip plazmalemma olan bir kabuk ile çevrilidir.

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

Hayvan hücrelerinin zarındaki karbon bileşenine glikokaliks denir.

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

Türüne ve yönüne bağlı olarak endositoz ve ekzositoz ayırt edilir.

Katı ve büyük partiküllerin emilimi ve atılımına sırasıyla fagositoz ve ters fagositoz, sıvı veya çözünmüş partiküller - pinositoz ve ters pinositoz denir.

sitoplazma

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

Hyaloplazma (matris), viskozitesini değiştirebilen ve sürekli hareket halinde olan inorganik ve organik maddelerin sulu bir çözeltisidir. Sitoplazmanın hareket etme veya akma yeteneğine sikloz denir.

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

Hücrenin sitoplazmik yapıları, kapanımlar ve organeller ile temsil edilir. İnklüzyonlar nispeten kalıcı değildir ve belirli hücre tiplerinde yaşamın belirli anlarında, örneğin bir besin kaynağı (nişasta taneleri, proteinler, glikojen damlaları) veya hücreden atılacak ürünler olarak meydana gelir. Organeller, belirli bir yapıya sahip olan ve hayati bir işlevi yerine getiren çoğu hücrenin kalıcı ve vazgeçilmez bileşenleridir.

Bir ökaryotik hücrenin zar organelleri arasında endoplazmik retikulum, Golgi aygıtı, mitokondri, lizozomlar ve plastidler bulunur.

Endoplazmik retikulum. Sitoplazmanın tüm iç bölgesi, duvarları yapı olarak plazma zarına benzer zarlar olan çok sayıda küçük kanal ve boşluk ile doldurulur. Bu kanallar dallanır, birbirine bağlanır ve endoplazmik retikulum adı verilen bir ağ oluşturur.

Endoplazmik retikulum yapısında heterojendir. İki türü bilinmektedir - taneli ve pürüzsüz. Granüler ağın kanallarının ve boşluklarının zarlarında, zarlara kaba bir görünüm veren birçok küçük yuvarlak gövde - ribozomlar vardır. Düz endoplazmik retikulumun zarları, yüzeylerinde ribozom taşımaz.

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

Düz endoplazmik retikulumun zarlarında lipidler ve karbonhidratlar sentezlenir. Tüm bu sentez ürünleri kanallarda ve boşluklarda birikir ve daha sonra çeşitli hücre organellerine taşınır ve burada hücre inklüzyonları olarak sitoplazmada tüketilir veya biriktirilir. Endoplazmik retikulum, hücrenin ana organellerini birbirine bağlar.

golgi aygıtı

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

Golgi aparatının bileşimi şunları içerir: zarlarla sınırlı ve gruplar halinde (her biri 5-10) bulunan boşluklar; boşlukların uçlarında bulunan büyük ve küçük kabarcıklar. Tüm bu unsurlar tek bir kompleks oluşturur.

Golgi aygıtı birçok önemli işlevi yerine getirir. Endoplazmik retikulum kanalları aracılığıyla, hücrenin sentetik aktivitesinin ürünleri - proteinler, karbonhidratlar ve yağlar - ona taşınır. Bütün bu maddeler önce birikir, sonra irili ufaklı baloncuklar şeklinde sitoplazmaya girer ve ya hücrenin kendi yaşam aktivitesi sırasında kullanılır ya da hücreden uzaklaştırılarak vücutta kullanılır. Örneğin, memelilerin pankreas hücrelerinde, organoidin boşluklarında biriken sindirim enzimleri sentezlenir. Daha sonra enzimlerle dolu kesecikler oluşur. Hücrelerden pankreas kanalına atılırlar, oradan da bağırsak boşluğuna akarlar. Bu organoidin bir diğer önemli işlevi, hücrede kullanılan ve zarların bir parçası olan yağların ve karbonhidratların (polisakkaritler) zarlarında sentezlenmesidir. Golgi aparatının aktivitesi sayesinde plazma zarının yenilenmesi ve büyümesi gerçekleşir.

mitokondri

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

Mitokondri, şekillerini, yerlerini görebileceğiniz, sayıları sayabileceğiniz bir ışık mikroskobunda açıkça görülebilir. İç yapı mitokondri elektron mikroskobu kullanılarak incelendi. Mitokondrinin kabuğu iki zardan oluşur - dış ve iç. Dış zar pürüzsüzdür, herhangi bir kıvrım ve çıkıntı oluşturmaz. İç zar, aksine, mitokondrinin boşluğuna yönlendirilen çok sayıda kıvrım oluşturur. İç zarın kıvrımlarına cristae denir (lat. "crista" - tarak, büyüme) Farklı hücrelerin mitokondrilerinde cristae sayısı aynı değildir. Onlarca ila birkaç yüz arasında olabilir ve aktif olarak çalışan hücrelerin, örneğin kas hücrelerinin mitokondrilerinde özellikle birçok cristae vardır.

Mitokondri, ana işlevleri adenosin trifosfat (ATP) sentezi olduğu için hücrelerin "güç istasyonları" olarak adlandırılır. Bu asit, tüm organizmaların hücrelerinin mitokondrilerinde sentezlenir ve hücrenin ve tüm organizmanın hayati süreçlerinin uygulanması için gerekli evrensel bir enerji kaynağıdır.

Hücrede var olan mitokondrilerin bölünmesiyle yeni mitokondriler oluşur.

lizozomlar

Küçük yuvarlak gövdelerdir. Her lizozom, sitoplazmadan bir zar ile ayrılır. Lizozomun içinde proteinleri, yağları, karbonhidratları, nükleik asitleri parçalayan enzimler bulunur.

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

Besinleri aktif olarak sindirme yeteneğine sahip olan lizozomlar, hayati aktivite sürecinde ölen hücre parçalarının, tüm hücrelerin ve organların çıkarılmasında rol oynar. Hücrede sürekli olarak yeni lizozomların oluşumu gerçekleşir. Lizozomlarda bulunan enzimler, diğer proteinler gibi sitoplazmanın ribozomlarında sentezlenir. Daha sonra bu enzimler, endoplazmik retikulumun kanallarından, boşluklarında lizozomların oluştuğu Golgi aygıtına girer. Bu formda lizozomlar sitoplazmaya girer.

plastidler

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

Çoğu hücre için zorunlu olan, zar yapısına sahip olmayan organellerdir. Bunlara ribozomlar, mikrofilamentler, mikrotübüller ve hücre merkezi dahildir.

Ribozomlar. Ribozomlar tüm organizmaların hücrelerinde bulunur. Bunlar, 15-20 nm çapında yuvarlak şekilli mikroskobik gövdelerdir. Her ribozom, küçük ve büyük olmak üzere farklı boyutlarda iki parçacıktan oluşur.

Bir hücre binlerce ribozom içerir, bunlar ya granüler endoplazmik retikulumun zarlarında bulunur ya da sitoplazmada serbestçe bulunur. Ribozomlar proteinler ve RNA'dan oluşur. Ribozomların görevi protein sentezidir. Protein sentezi, bir ribozom tarafından değil, birkaç düzineye kadar birleşik ribozom dahil olmak üzere bütün bir grup tarafından gerçekleştirilen karmaşık bir işlemdir. Bu ribozom grubuna polisom denir. Sentezlenen proteinler önce endoplazmik retikulumun kanal ve boşluklarında birikir ve daha sonra tüketildikleri organellere ve hücre bölgelerine taşınır. Endoplazmik retikulum ve zarlarında bulunan ribozomlar, proteinlerin biyosentezi ve taşınması için tek bir aparattır.

Mikrotübüller ve mikrofilamentler

Çeşitli kasılma proteinlerinden oluşan ve hücrenin motor fonksiyonlarına neden olan filamentli yapılar. Mikrotübüller, duvarları proteinlerden - tübüllerden oluşan içi boş silindirler şeklindedir. Mikrofilamentler, aktin ve miyozinden oluşan çok ince, uzun, filamentli yapılardır.

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

Hücre merkezi (sentrozom). Hayvan hücrelerinde, hücre merkezi olarak adlandırılan çekirdeğin yakınında bir organoid bulunur. Hücre merkezinin ana kısmı iki küçük gövdeden oluşur - yoğunlaştırılmış sitoplazmanın küçük bir alanında bulunan merkezciller. Her bir merkezcil, 1 µm uzunluğa kadar bir silindir şekline sahiptir. Sentriyoller hücre bölünmesinde önemli bir rol oynar; fisyon milinin oluşumunda yer alırlar.

Evrim sürecinde, farklı hücreler farklı koşullarda yaşamaya ve belirli işlevleri yerine getirmeye adapte olmuştur. Bu, yukarıda tartışılan genel amaçlı organellerin aksine, özel olarak adlandırılan özel organoidlerin varlığını gerektiriyordu. Bunlar arasında protozoanın kontraktil vakuolleri, kas liflerinin miyofibrilleri, sinir hücrelerinin nörofibrilleri ve sinaptik vezikülleri, epitel hücrelerinin mikrovillileri, bazı protozoaların kirpikleri ve flagellaları bulunur.

Çekirdek

Çekirdek, ökaryotik hücrelerin en önemli bileşenidir. Çoğu hücre tek bir çekirdeğe sahiptir, ancak çok çekirdekli hücreler de vardır (bir dizi protozoada, omurgalıların iskelet kaslarında). Bazı yüksek düzeyde özelleşmiş hücreler çekirdeklerini kaybeder (örneğin memeli eritrositler).

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

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

Karyoplazma (nükleoplazma), çeşitli proteinler, nükleotitler, iyonlar, ayrıca kromozomlar ve nükleolus içeren jöle benzeri bir çözeltidir.

Nükleolus, yoğun şekilde boyanmış ve bölünmeyen hücrelerin çekirdeklerinde bulunan küçük yuvarlak bir gövdedir. Nükleolün işlevi, rRNA'nın sentezi ve bunların proteinlerle bağlantısıdır, yani. ribozom alt birimlerinin birleşimi.

Kromatin - DNA moleküllerinin proteinlerle kombinasyon halinde oluşturduğu bazı boyalarla spesifik olarak boyanmış topaklar, granüller ve filamentli yapılar. Kromatin bileşimindeki DNA moleküllerinin farklı kısımları farklı derecelerde sarmallığa sahiptir ve bu nedenle renk yoğunluğu ve genetik aktivitenin doğası bakımından farklılık gösterir. Kromatin, bölünmeyen hücrelerde genetik materyalin varlığının bir şeklidir ve içerdiği bilgiyi ikiye katlama ve gerçekleştirme imkanı sağlar. Hücre bölünmesi sürecinde DNA spiralizasyonu meydana gelir ve kromatin yapıları kromozomları oluşturur.

Kromozomlar, genetik materyalin morfolojik organizasyonunun birimleri olan ve hücre bölünmesi sırasında kesin dağılımını sağlayan yoğun, yoğun boyanan yapılardır.

Her biyolojik türün hücrelerindeki kromozom sayısı sabittir. Genellikle vücut hücrelerinin çekirdeklerinde (somatik) kromozomlar çiftler halinde sunulur, germ hücrelerinde ise eşlenmezler. Eşey hücrelerindeki tek bir kromozom takımına haploid (n), somatik hücrelerdeki bir kromozom takımına ise diploid (2n) denir. Farklı organizmaların kromozomları boyut ve şekil bakımından farklılık gösterir.

Belirli bir canlı organizma türünün hücrelerinde bulunan ve kromozomların sayısı, boyutu ve şekli ile karakterize edilen diploid kromozom setine karyotip denir. Somatik hücrelerin kromozom setinde, eşleştirilmiş kromozomlara homolog, farklı çiftlerden gelen kromozomlara homolog olmayan denir. Homolog kromozomlar boyut, şekil, bileşim bakımından aynıdır (biri anneden, diğeri baba organizmasından miras alınır). Karyotipteki kromozomlar da erkek ve dişi bireylerde aynı olan otozomlar veya cinsiyet dışı kromozomlar ve cinsiyet belirlemede görev alan ve erkek ve dişilerde farklılık gösteren heterokromozomlar veya cinsiyet kromozomları olarak ikiye ayrılır. İnsan karyotipi 46 kromozom (23 çift) ile temsil edilir: 44 otozom ve 2 cinsiyet kromozomu (dişi iki özdeş X kromozomuna sahiptir, erkekte X ve Y kromozomu vardır).

Çekirdek, genetik bilgiyi depolar ve uygular, protein biyosentezi sürecini ve proteinler aracılığıyla - diğer tüm yaşam süreçlerini kontrol eder. Çekirdek, yavru hücreler arasında kalıtsal bilginin kopyalanması ve dağıtılmasında ve sonuç olarak hücre bölünmesinin düzenlenmesinde ve vücudun gelişiminde rol oynar.