هيكل خلية بدائية النواة. خلية حقيقية النواة وبدائية النواة. اختلاف غشاء البلازما في الخلايا بدائية النواة

موضوع "خلية حقيقية النواة وبدائية النواة".

من بين مجموعة الكائنات الحية الموجودة حاليًا على الأرض ، هناك مجموعتان مميزتان: الفيروسات والعاثيات التي ليس لديها البنية الخلوية؛ جميع الكائنات الحية الأخرى متنوعة الأشكال الخلويةحياة. هناك نوعان من التنظيم الخلوي: بدائية النواة وحقيقية النواة.

تنتمي معظم الكائنات الحية الحديثة إلى إحدى الممالك الثلاث - النباتات والفطريات والحيوانات ، متحدة في مملكة حقيقيات النوى فوق.

ل الخضرواتتتميز الخلايا بوجود جدار خلوي سميك من السليلوز ، بلاستيدات مختلفة ، كبيرة فجوة المركزية، وتحويل النواة إلى الأطراف. مركز الخلية نباتات أعلىلا يحتوي على مريكزات. تخزن الخلايا النباتية النشا كمغذٍ احتياطي للكربوهيدرات.

في أقفاص الفطريحتوي جدار الخلية على الكيتين ، وهناك فجوة مركزية في السيتوبلازم ، ولا توجد بلاستيدات. فقط بعض الفطريات لها مريكز في مركز الخلية. السكريات الاحتياطية الرئيسية هي الجليكوجين.

الحيواناتتحتوي الخلايا ، كقاعدة عامة ، على جدار خلوي رفيع ، لا تحتوي على بلاستيدات وفجوة مركزية ؛ المريكز هو سمة من سمات مركز الخلية. كربوهيدرات التخزين هي الجليكوجين.

اعتمادًا على عدد الخلايا التي تتكون منها الكائنات الحية ، يتم تقسيم الأخيرة إلى أحادية الخلية ومتعددة الخلايا. تتكون الكائنات أحادية الخلية من خلية واحدة تؤدي وظائف كائن حي كامل. العديد من هذه الخلايا أكثر تعقيدًا بكثير من خلايا الكائن متعدد الخلايا.

جسم الكائنات متعددة الخلايايتكون من العديد من الخلايا مجتمعة في الأنسجة والأعضاء وأنظمة الأعضاء. خلايا الكائن الحي متعدد الخلايا متخصصة لأداء وظيفة معينة ويمكن أن توجد خارج الجسم فقط في بيئة مكروية قريبة من الفسيولوجية (على سبيل المثال ، في ظل ظروف زراعة الأنسجة). تختلف الخلايا في الكائن الحي متعدد الخلايا من حيث الحجم والشكل والبنية والوظيفة. بالرغم من الخصائص الفردية، يتم إنشاء جميع الخلايا وفقًا لخطة واحدة ولها العديد من الميزات المشتركة.

أساس التنظيم الهيكلي للخلية هو أغشية بيولوجية، الذي يعتمد على غشاء بلازمي، أو البلازما ،لها هيكل نموذجي وسمك 7.5 نانومتر. تتكون الأغشية من البروتينات والدهون. تشكل الدهون (بشكل رئيسي الفوسفوليبيد) طبقة ثنائية الجزيئية سائلة ، حيث يتم قلب ذيول الجزيئات الكارهة للماء داخل الغشاء ، وتتجه ذيول الماء نحو أسطحه. جزيئات البروتين قادرة على التحرك في طبقات الدهون ، إما على السطح الخارجي أو السطح الداخليالغشاء أو اختراقه. تشكل البروتينات المخترقة ، التي تتجمع في دائرة ، مسامًا يمكن أن تمر من خلاله بعض المركبات من جانب إلى آخر. تحتوي الأغشية أيضًا على كربوهيدرات في شكل دهون سكرية وبروتينات سكرية موجودة على السطح الخارجي للغشاء. إن مجموعة البروتينات والكربوهيدرات الموجودة على سطح غشاء كل خلية محددة وتحدد بيانات "جواز السفر" الخاص بها. تتمتع الأغشية بخاصية النفاذية الانتقائية (فهي قادرة على تمرير بعض المواد وعدم تجاوزها أو تجاوز أخرى أسوأ) ، فضلاً عن خاصية الاستعادة التلقائية لسلامة الهيكل. يتم التعبير عن مكون الكربوهيدرات في تكوين أغشية الخلايا للخلايا المختلفة بدرجات متفاوتة. في الخلايا الحيوانية ، تكون رقيقة نسبيًا ويتم تمثيلها بمجموعات قليلة السكريات من البروتينات السكرية والشحميات السكرية في الغشاء وتسمى glycocalyx. في الخلايا النباتية ، يتم التعبير عن مكون الكربوهيدرات في غشاء الخلية بقوة ويتم تمثيله بجدار خلية السليلوز.

جدار الخليةيؤدي وظائف مهمة ومتنوعة للغاية:

يحدد ويحافظ على شكل الخلية ؛

يحمي الخلية من التأثيرات الميكانيكيةواختراق أجسام أجنبية ؛

يجري استقبال (التعرف) على العديد من الإشارات الجزيئية (على سبيل المثال ، الهرمونات) ؛

يحدد المحتويات الداخلية للخلية ؛

ينظم عملية التمثيل الغذائي بين الخلية والبيئة ، مما يضمن ثبات التركيب داخل الخلايا ؛

يشارك في تكوين الاتصالات بين الخلايا و أنواع مختلفةنتوءات محددة من السيتوبلازم (ميكروفيلي ، أهداب ، سوط).

يحدث تبادل المواد بين الخلية وبيئتها باستمرار. تعتمد آلية نقل المواد داخل وخارج الخلية على حجم الجسيمات المنقولة. يتم نقل الجزيئات والأيونات الصغيرة بواسطة الخلية مباشرة عبر الغشاء في شكل نقل سلبي ونشط.

^ النقل السلبي تتم بدون إنفاق للطاقة ، عن طريق الانتشار البسيط أو التناضح أو الانتشار الميسر بمساعدة البروتينات الحاملة.

النقل النشط- بمساعدة البروتينات الحاملة ويتطلب إنفاق الطاقة. يحدث انتقال الجزيئات الكبيرة والجزيئات الأكبر بسبب تكوين فقاعات محاطة بغشاء. اعتمادًا على نوع واتجاه النقل ، هناك الإلتقام والإفراز الخلوي.تمت تسمية امتصاص وإطلاق الجزيئات الصلبة والكبيرة على التوالي البلعمة والبلعمة العكسيةأو الجسيمات السائلة أو الذائبة كثرة البينوسيتوز وعكس البينوسيتوز.

السيتوبلازم هو المحتويات الداخلية للخلية ويتكون من المادة الرئيسية ، أو الهيالوبلازم ، والعديد من العضيات الموجودة فيه.

^ الهيالوبلازم (مصفوفة) - هذا محلول مائيغير عضوي و المواد العضوية، قادرة على تغيير اللزوجة والتواجد فيها في حركة مستمرة. تسمى القدرة على الحركة ، أو تدفق الهيالوبلازم ، بالداء الحلقي. في عملية cyclosis ، تحدث حركة المواد والهياكل الموجودة في السيتوبلازم. المصفوفة هي وسط نشط فيه العديد من المواد الكيميائية و العمليات الفسيولوجيةوالذي يوحد جميع مكونات الخلية في نظام واحد. خلال حياة الخلية في السيتوبلازم تترسب مواد مختلفة، وتشكيل هياكل غير دائمة - شوائب (كتل من الجليكوجين ، قطرات الدهون ، حبيبات الصباغ).

تنقسم جميع عضيات الخلية إلى غشاءو غير غشاء.ضمن عضيات الغشاءيخرج غشاء واحد(الشبكة الإندوبلازمية ، مجمع جولجي ، الجسيمات الحالة) ود غشاء مزدوج(الميتوكوندريا والبلاستيدات).

^ الشبكة الإندوبلازمية (ER ، شبكية). اكتشف العالم الأمريكي كيث روبرتس بورتر هذا العضو العضوي في عام 1945. تشكل مجمل الفجوات والقنوات والأنابيب شبكة غشاء داخل السيتوبلازم ، مدمجة في كل واحد مع الغشاء الخارجيقذيفة نووية. هناك نوعان من أغشية الشبكة الإندوبلازمية - خشن (حبيبي)) و ناعم (حبيبي).

توجد الريبوسومات على سطح أغشية ER الخشنة ، والتي تصنع جميع البروتينات التي يتكون منها غشاء ER ، بالإضافة إلى البروتينات اللازمة لحياة الخلية. تدخل جزيئات البروتين المركب قنوات EPS. هناك يتم تعديلها ، ثم يتم نقلها عبر نظام القنوات إلى جزء الخلية المطلوب. تراكمات الشبكة الإندوبلازمية الخشنة هي سمة مميزة للخلايا التي تصنع البروتينات الإفرازية بنشاط. على سبيل المثال ، في خلايا الكبد ، الخلايا العصبيةفي خلايا البنكرياس.

على عكس الشبكة الإندوبلازمية الحبيبية ، لا توجد شبكة ملساء من الريبوسومات على الأغشية. تشارك هذه الشبكة في تصنيع الدهون والكربوهيدرات ، وتحييد المواد السامة (السامة). لذلك ، مع بعض حالات التسمم ، تظهر مناطق واسعة في خلايا الكبد ، مليئة بأغشية EPS الملساء. وبالتالي ، فإن EPS بمثابة "مصنع" لـ إنتاج الغشاء والبروتينات والدهون المنقولة، وتنفذ أيضًا نظامًا خاصًا بهم النقل داخل الخلية.

^ مجمع جولجي (جهاز جولجي). اكتشفه العالم الإيطالي كاميلو جولجي عام 1898 أثناء دراسته لبنية الخلايا العصبية. وهو يتألف من 5-20 تجويفًا غشائيًا مسطحًا على شكل قرص ، كما لو تم تجميعه في كومة ، وفقاعات مجهرية بها. مجمع جولجي يلعب دور نوع من المركز حيث النهائي الفرز والتعبئة منتجات مختلفةنشاط الخلية والنقللهم وفقًا لوجهتهم: إلى هياكل مختلفة داخل الخلايا أو خارج الخلية عن طريق خروج الخلايا. أغشية جهاز جولجي قادرة أيضًا على ذلك توليف السكرياتو شكل الجسيمات.

الجسيمات المحللةأداء وظيفة الهضم داخل الخلايا للجزيئات الكبيرةطعام و مكونات أجنبيةدخول الخلية أثناء البلعمة والبكتيريا ، مما يوفر للخلية مواد خام إضافية للعمليات الكيميائية والطاقة. أثناء الجوع ، تهضم خلايا الليزوزوم بعض العضيات وتجدد إمدادات العناصر الغذائية لفترة من الوقت. في عملية التطور في الحيوانات ، غالبًا ما يحدث موت الخلايا الفردية وحتى الأعضاء (التحول) ، والتي تتم بمشاركة لا غنى عنها من الجسيمات الحالة. للقيام بهذه الوظائف ، تحتوي الليزوزومات على حوالي 40 إنزيمًا تدمر البروتينات والأحماض النووية والدهون والكربوهيدرات وما إلى ذلك.

يميز الجسيمات الأولية والثانوية. الجسيمات الأولية هي الحويصلات الدقيقة التي تنفصل عن تجاويف جهاز جولجي ، وتحيط بها غشاء واحد وتحتوي على مجموعة من الإنزيمات. بعد اندماج الجسيمات الأولية مع بعض الركيزة المراد شقها ، يتم تشكيل العديد من الجسيمات الحالة الثانوية. مثال على الجسيمات الحالة الثانوية هو فجوات الجهاز الهضمي للأوليات ، إذا تم إطلاق محتويات الجسيم داخل الخلية نفسها ، يحدث التدمير الذاتي للخلية - التحلل الذاتي.

في الخلايا حقيقية النواة ، توجد أيضًا عضيات معزولة عن السيتوبلازم بواسطة غشاءين. هذه العضيات هي الميتوكوندريا والبلاستيدات. وفقًا للفرضية التكافلية حول أصل الخلية حقيقية النواة ، فإنهم من نسل الخلايا المتكافلة بدائية النواة القديمة: البكتيريا والطحالب الخضراء المزرقة. تسمى هذه العضيات شبه مستقلة ، لأنها تمتلك أجهزتها الخاصة للتخليق الحيوي للبروتين (DNA الدائري ، الريبوسومات ، الحمض الريبي النووي النقال ، الإنزيمات) وتقوم بتوليف بعض البروتينات التي تعمل فيها.

الميتوكوندرياتوجد في جميع الخلايا حقيقية النواة الهوائية تقريبًا ، باستثناء خلايا الدم الحمراء الناضجة في الثدييات. يختلف عددهم في الخلايا المختلفة ويعتمد على مستوى النشاط الوظيفي للخلية. الميتوكوندريا متغيرة للغاية في الحجم والشكل (على شكل قضيب ، دائري ، بيضاوي). في الخارج ، الميتوكوندريا محدودة بغشاء خارجي أملس ، مشابه في تكوينه لغشاء البلازما. يشكل الغشاء الداخلي العديد من النواتج (cristae) ويحتوي على العديد من الإنزيمات المشاركة في عمليات تحويل الطاقة. العناصر الغذائيةالخامس طاقة ATP. كما يحدث أيضًا في الميتوكوندريا توليف هرمونات الستيرويد . تمتلك الميتوكوندريا الريبوسومات والحمض النووي الخاص بها ، لذا فهي قادرة على ذلك توليف البروتينات. في الخلايا الحية ، يمكن للميتوكوندريا أن تتحرك وتندمج مع بعضها البعض وتنقسم. يختلف عددهم في الخلية اختلافًا كبيرًا - من وحدات إلى عشرات الآلاف ، وعادة ما يكون هناك المزيد من الميتوكوندريا في تلك الأجزاء من السيتوبلازم وفي تلك الخلايا حيث توجد حاجة متزايدة للطاقة. غنية بشكل خاص بالميتوكوندريا أنسجة العضلاتوخلايا النسيج العصبي.

البلاستيدات هي عضيات مميزة فقط لخلايا الكائنات حقيقية النواة ذات التمثيل الضوئي. اعتمادًا على اللون ، يتم تمييز ثلاثة أنواع رئيسية: البلاستيدات الخضراء ، والبلاستيدات الخضراء ، والبلاستيدات البيضاء.

البلاستيدات الخضراء- هياكل خلايا بيضاوية أو قرصية كبيرة نسبيًا. يسمى محتوى البلاستيدات سدى.الغشاء الخارجي أملس والداخلي يشكل غزوات رقائقية - ثايلاكويدات ، معظموهي مكدسة على شكل كومة من العملات المعدنية والأشكال بقوليات.يضمن ترتيب الحبوب في نمط رقعة الشطرنج أقصى قدر من الإضاءة لكل حبة. تحتوي الأغشية الحبيبية على الكلوروفيل ، الذي يعطي البلاستيدات الخضراء لونها الأخضر و المرحلة الضوئية لعملية التمثيل الضوئي.

تحتوي الأغشية المكونة للثايلاكويد على أصباغ تحبس ضوء الشمس، والإنزيمات التي تصنع ATP. تحتوي مصفوفة البلاستيدات الخضراء على إنزيمات يتم تصنيعها مركبات العضويةواستخدام طاقة ATP. تحتوي البلاستيدات الخضراء على الحمض النووي والريبوزومات الخاصة بها. إنها قادرة على التكاثر المستقل ، بغض النظر عن الانقسام الخلوي.في الخريف ، تتحول البلاستيدات الخضراء إلى صانعات صبغية - بلاستيدات ذات لون أصفر وأحمر وبرتقالي.

كروموبلاستسإنها أبسط ، لا تحتوي على حبيبات ، فهي غير قادرة على التمثيل الضوئي ، فهي تحتوي على مجموعة متنوعة من الأصباغ: الكاروتين الأصفر والبرتقالي والأحمر وزانثوفيل. هم تعطي لونا ساطعاالزهور والفواكه تجذب الحيوانات وبالتالي تسهل تلقيح النباتات وتناثر البذور.

Leucoplastsخالية تقريبًا من الثايلاكويدات ، تكون الأصباغ الموجودة فيها في شكل غير نشط (البروتوكلوروفيل). Leucoplasts عديمة اللون ، موجودة في خلايا الأجزاء الجوفية أو غير الملونة من النباتات (الجذر ، الجذمور ، الدرنات). قادر تراكم قطع الغيار العناصر الغذائية, في المقام الأول النشا والدهون والبروتينات. في الضوء يمكن أن تتحول إلى بلاستيدات خضراء (تخضير درنات البطاطس).

الريبوسومات.العضيات غير الغشائية تحت المجهرية ، وظيفتها - تخليق البروتينبسبب كونها عضيات إلزامية في خلايا جميع الكائنات الحية. يتكون كل ريبوسوم في حالة صالحة للعمل من وحدتين فرعيتين - كبيرة وصغيرة ، والتي تشمل جزيئات البروتين والحمض النووي الريبي الريبوزومي. يتم تصنيع الحمض النووي الريبي الريبوزومي في النواة على جزيء الحمض النووي لواحد أو أكثر من الكروموسومات في منطقة النواة. تتشكل الريبوسومات أيضًا هناك ، والتي تترك النواة بعد ذلك. في السيتوبلازم ، يمكن أن تكون الريبوسومات في حالة حرة أو موجودة على أغشية ER خشنة. اعتمادًا على نوع البروتين الذي يتم تصنيعه ، يمكن أن تعمل الريبوسومات منفردة أو تتحد في مجمعات - بوليبوزومات.في مثل هذه المجمعات ، ترتبط الريبوسومات بجزيء مرنا واحد.

^ مركز الخلية. عضية غير غشائية موجودة في خلايا الحيوانات والفطريات و النباتات السفلية. يتكون من مركزين عموديين على بعضهما البعض. كل مركز له شكل أسطوانة مجوفة ، يتكون جدارها من 9 ثلاثة توائم من الأنابيب الدقيقة. في عملية الانقسام الخلوي ، يتضاعف المريكزون ، ويتباعدون باتجاه القطبين ويشكلون مغزل انقسام ، ضمان توزيع الكروموسومات بين الخلايا الوليدة.

الهيكل الخلوييتكون من الأنابيب الدقيقة والألياف الدقيقة - هياكل خيطية تتكون من بروتينات مقلصة مختلفة وتسبب الوظائف الحركية للخلية. تشبه الأنابيب الدقيقة أسطوانات طويلة مجوفة ، تتكون جدرانها من بروتينات - توبولين. الألياف الدقيقة عبارة عن هياكل خيطية رفيعة جدًا وطويلة تتكون من الأكتين والميوسين.

تعمل الأنابيب الدقيقة والألياف الدقيقة على خفض السيتوبلازم بأكمله للخلية ، وتشكيل هيكلها الخلوي ، مما يتسبب في حدوث داخل الخلايا حركة العضيات، المتغيرة شكل الخليةو موقع عضياتها.

فجوة عصارية- جزء أساسي من الخلية النباتية. هذه حويصلة غشائية كبيرة مليئة بعصارة الخلية ، يختلف تكوينها عن السيتوبلازم المحيط. يتراكم الفراغ يحتفظ بالمغذيات وينظم استقلاب الماء والملح ،المتابعة تدفق المياه داخل وخارج الخلية.

^ شوائب الخلية. بالإضافة إلى العضيات الغشائية وغير الغشائية في الخلايا ، يمكن أن يكون هناك الادراج الخلوية، وهي تشكيلات غير دائمة ، إما تنشأ أو تختفي في عملية حياة الخلية.

بطبيعتها ، كل الادراج هي منتجات التمثيل الغذائي للخلايا. تتراكم بشكل رئيسي في شكل حبيبات وقطرات وبلورات. التركيب الكيميائيالادراج متنوعة للغاية - الدهون ، السكريات (الجليكوجين ، النشا) ، البروتينات ، بعض الأصباغ ، إلخ.

النواة هي مكون أساسي لجميع الخلايا حقيقية النواة. ^ نواة الخلية يخزن المعلومات الوراثية ويتحكم في عمليات التمثيل الغذائي داخل الخلايا, ضمان الأداء الطبيعي للخلية وأداء وظائفها. كقاعدة عامة ، يكون للنواة شكل كروي ، وهناك أيضًا نوى مجزأة على شكل مغزل ، على شكل حدوة حصان. تحتوي معظم الخلايا على نواة واحدة ، ولكن ، على سبيل المثال ، تمتلك الشركات العملاقة نواتين - النواة الكبيرة والنواة الصغيرةوفي ألياف العضلات المخططة توجد مئات النوى. النواة والسيتوبلازم مكونات مترابطة للخلية لا يمكن أن توجد بدون بعضها البعض. يضمن تفاعلهم المستمر وحدة الخلية من الناحية الهيكلية والوظيفية. في الكائنات حقيقية النواة ، توجد خلايا لا تحتوي على نوى ، لكن عمرها قصير. في عملية النضج ، تفقد كريات الدم الحمراء نواتها ، التي تعمل لمدة لا تزيد عن 120 يومًا ، ثم يتم تدميرها في الطحال. تنتشر الصفائح الدموية غير المنواة في الدم لمدة 7 أيام تقريبًا. لا توجد نواة في خلايا الأنابيب الغربالية في كاسيات البذور.

كل نواة خلية محاطة غشاء نووي ، يحتوي على عصير نووي (كريوبلازم ، نيوكليوبلازم) ، كروماتين ونواة واحدة أو أكثر.

^ المغلف النووي . هذه القذيفة يفصل محتويات النواة عن سيتوبلازم الخليةويتكون من غشاءين لهما بنية نموذجية لجميع الأغشية. يمر الغشاء الخارجي مباشرة إلى الشبكة الإندوبلازمية ، مكونًا هيكلًا غشائيًا منفردًا للخلية. يتخلل سطح النواة مسام يتم من خلالها تبادل مواد متعددةبين النواة والسيتوبلازم. على سبيل المثال ، تخرج الوحدات الفرعية للحمض النووي الريبي والريبوسوم من النواة إلى السيتوبلازم ، والنيوكليوتيدات اللازمة لتجميع الحمض النووي الريبي والإنزيمات والمواد الأخرى التي تضمن نشاط الهياكل النووية تدخل النواة.

^ النسغ النووي (البلازما النووية ، والنيوكليوبلازم) هو محلول شبيه بالهلام يحتوي على مجموعة متنوعة من البروتينات والكربوهيدرات والنيوكليوتيدات والأيونات وكذلك الكروموسومات والنواة.

نوية- جسم دائري صغير ملطخ بشدة ويوجد في نوى الخلايا غير المنقسمة. وظيفة النواة توليف الرنا الريباسي وارتباطها بالبروتينات ، أي تجميع وحدات فرعية الريبوسوم.

الكروماتينية -كتل وحبيبات وتركيبات خيطية ملطخة على وجه التحديد ببعض الأصباغ ، والتي تكونت بواسطة جزيئات الحمض النووي بالاشتراك مع البروتينات - الهيستونات. إن الهستونات هي التي توفر بنية وتغليف الحمض النووي. مؤامرات مختلفةجزيئات الحمض النووي في الكروماتين لها درجات متفاوتهتصاعد ، وبالتالي تختلف في كثافة اللون وطبيعة النشاط الجيني. الكروماتينيةهو شكل من أشكال وجود المادة الوراثية في الخلايا غير المنقسمة و يوفر إمكانية مضاعفة وتحقيق المعلومات الواردة فيه.في عملية الانقسام الخلوي ، يحدث تصاعد الحمض النووي ، وتشكل هياكل الكروماتين الكروموسومات. في الواقع ، من الناحية الكيميائية ، فإن الكروماتين والكروموسومات متماثلان.

الكروموسومات- هياكل كثيفة تلطيخ بشكل مكثف ، وهي وحدات من التنظيم المورفولوجي للمادة الوراثية وتضمن توزيعها الدقيق أثناء انقسام الخلية. من الأفضل رؤية الكروموسومات في المرحلة الطورية للانقسام. يتكون كل كروموسوم طور من اثنين من الكروماتيدات.

الكروماتيدات- جزيئات DNA عالية الحلزونية متطابقة تكونت نتيجة للتكاثر. تتحد الكروماتيدات معًا عند الانقباض الأساسي ، أو السنتروميرات. يقسم السنترومير الكروموسوم إلى ذراعين. تصنف الكروموسومات حسب موقع السنترومير. ذراع متساوية وذراع غير متساوية وقضيب على شكل. بعض الكروموسومات لها قيود ثانوية منفصلة الأقمار الصناعية. تشترك الانقباضات الثانوية لعدد من الكروموسومات في تكوين النواة.

عدد الكروموسومات وحجمها وشكلها فريد لكل نوع. ^ مجموع جميع علامات مجموعة الكروموسومات المميزة لنوع معين ، مُسَمًّى النمط النووي.يتكون بنك البيانات الوراثية لدينا من 46 كروموسومًا بحجم وشكل معينين ، ويحمل أكثر من 30000 جين. تحدد هذه الجينات بنية عشرات الآلاف من البروتينات ، أنواع مختلفةالحمض النووي الريبي والبروتينات عبارة عن إنزيمات تشكل الدهون والكربوهيدرات والجزيئات الأخرى. أي تغيير في بنية أو عدد الكروموسومات يؤدي إلى تغيير أو فقدان جزء من المعلومات ، ونتيجة لذلك ، إلى انتهاك الأداء الطبيعيالخلية التي يوجدون فيها.

في الخلايا الجسدية ، عادة ما يكون عدد الكروموسومات أكبر بمرتين من الخلايا الجرثومية الناضجة. عند الإخصاب ، يأتي نصف الكروموسومات من كائن الأمونصف الأب ، أي. في نواة الخلية الجسدية ، يتم إقران الكروموسومات. مثل متزاوجة ، متطابقة في الشكل والحجم من الكروموسومات ، وتحمل نفس الجينات ،مُسَمًّى متماثل. تسمى مجموعة الكروموسومات ، ممثلة بالكروموسومات المزدوجة مزدوج أو ثنائي الصيغة الصبغيةوتدل على 2 ن. يتم تعيين وجود كروموسوم ثنائي الصبغيات في معظمها الكائنات الحية الأعلىيزيد من موثوقية أداء الجهاز الجيني. كل جين يحدد بنية بروتين معين ، ويؤثر في النهاية على تكوين سمة معينة ، في مثل هذه الكائنات الحية يتم تمثيله في نواة كل خلية في شكل نسختين - الأب والأم.

أثناء تكوين الخلايا الجرثومية من كل زوج من الكروموسومات المتماثلة ، يدخل كروموسوم واحد فقط البويضة أو خلية الحيوانات المنوية ، وبالتالي تحتوي الخلايا الجرثومية على واحد ، أو أحادي العددمجموعة من الكروموسومات (1 ن).

تنقسم الكروموسومات في النمط النووي أيضًا إلى جسيمات جسمية، أو الكروموسومات غير الجنسية ، نفس الشيء عند الذكور والإناث ، و غير المتجانسة، أو الكروموسومات الجنسية التي تدخل في تحديد الجنس وتختلف في الذكور والإناث.

لا توجد علاقة بين عدد الكروموسومات ومستوى تنظيم نوع معين: قد تحتوي الأشكال البدائية على كروموسومات أكثر من تلك عالية التنظيم ، والعكس صحيح. على سبيل المثال ، في مثل هذه الأنواع البعيدة مثل السحلية الرشيقة والثعلب ، يكون عدد الكروموسومات متساويًا ويساوي 38 ، في البشر والرماد - 46 كروموسومًا لكل منهما ، في الدجاج 78 ، وفي جراد البحراكثر من 100!

ثبات عدد وهيكل الكروموسومات في الخلايا هو شرط ضروريوجود نوع و كائن حي فردي. وجدنا عند دراسة مجموعات الكروموسومات لأفراد مختلفين الأنواع التوأم ،التي لا تختلف شكليًا عن بعضها البعض على الإطلاق ، ولكن لها عدد مختلفلم تتزاوج الكروموسومات أو الاختلافات في بنيتها وتتطور بشكل مستقل. مثل ، على سبيل المثال ، نوعان من الجنادب الأسترالية والجرذان السوداء تعيش في نفس المنطقة.

^ تنوع بدائيات النوى . تمثل مملكة بدائيات النوى بشكل أساسي البكتيريا ، أقدم الكائنات الحية على كوكبنا. بعد أن ظهرت منذ أكثر من 3.5 مليار سنة ، خلقت بدائيات النوى الغلاف الحيوي للأرض ، وخلقت الظروف لمزيد من تطور الكائنات الحية.

لأول مرة ، شوهدت البكتيريا تحت المجهر ووصفها عالم الطبيعة الهولندي أ. ليوينهوك عام 1683. تتراوح أحجام البكتيريا من 1 إلى 15 ميكرون. لا يمكن رؤية خلية بكتيرية واحدة إلا باستخدام مجهر متطور إلى حد ما ، وهذا هو سبب تسميتها بالكائنات الحية الدقيقة.

تعيش البكتيريا في كل مكان: في التربة ، في الهواء ، على السطح وداخل الكائنات الحية الأخرى ، في منتجات الطعام. تستقر بعض البكتيريا في الينابيع الساخنة حيث تصل درجة حرارة الماء إلى 78 درجة مئوية وما فوق. عدد البكتيريا على الكوكب هائل ، على سبيل المثال ، يحتوي 1 غرام من التربة الخصبة على حوالي 2.5 مليار خلية بكتيرية.

شكل البكتيريا متنوع للغاية. تخصيص على شكل قضيب - عصياتكروي - الكوتشي، حلزوني - سبيريلالها شكل فاصلة - الاهتزازات.

العديد من بدائيات النوى قادرة على ذلك تشكيل بوغ.تنشأ الجراثيم ، كقاعدة عامة ، في ظل ظروف غير مواتية وهي خلايا ذات مستوى منخفض للغاية من التمثيل الغذائي. الجراثيم مغطاة بقشرة واقية ، وتبقى قابلة للحياة لمئات بل وآلاف السنين وتتحمل تقلبات درجات الحرارة من -243 إلى + 140 درجة مئوية. في البداية الظروف المواتيةالجراثيم "تنبت" وتؤدي إلى تكوين خلية بكتيرية جديدة.

وبالتالي ، فإن تكوّن بدائيات النوى هي مرحلة دورة الحياةتقديم تجربة ظروف مغايرة بيئة. بالإضافة إلى ذلك ، في حالة الجراثيم ، يمكن أن تنتشر الكائنات الحية الدقيقة بسهولة عن طريق الرياح وغيرها من الوسائل.

^ هيكل خلية بدائية النواة . يحيط بالخلية غشاء من الهيكل المعتاد ، يوجد خارجه جدار خلوي يتكون من جدار خاص جليكوببتيد - مورين.في الجزء المركزي من السيتوبلازم ، يوجد جزيء دنا دائري واحد ، لا يفصله غشاء عن باقي السيتوبلازم. تسمى منطقة الخلية التي تحتوي على مادة وراثية نووي. بالإضافة إلى "الكروموسوم" الدائري الرئيسي ، تحتوي البكتيريا عادةً على العديد من جزيئات الحمض النووي الصغيرة في شكل حلقات صغيرة مرتبة بشكل غير محكم ، أو ما يسمى بلازميدتشارك في تبادل المواد الجينية بين البكتيريا.

في الخلية البكتيرية ، لا توجد عضيات غشائية مميزة لحقيقيات النوى (EPS ، جهاز جولجي ، الميتوكوندريا ، البلاستيدات ، الجسيمات الحالة). يتم تنفيذ وظائف هذه العضيات عن طريق الغزوات غشاء الخلية- الميزوزومات.

الريبوسومات هي عضيات أساسية توفر تخليق البروتين في الخلايا البكتيرية.

يوجد العديد من البكتيريا على قمة جدار الخلية يفرز المخاط ،تشكيل نوع من الكبسولة ، بالإضافة إلى حماية البكتيريا من التأثيرات الخارجية.

تتكاثر البكتيريا تقسيم بسيطفي اثنين. بعد تكرار الحمض النووي الدائري ، تستطيل الخلية ويتكون حاجز عرضي فيها. بعد ذلك ، تتباعد الخلايا الوليدة أو تظل متصلة في مجموعات.

بمقارنة الخلايا بدائية النواة والخلايا حقيقية النواة ، يمكن ملاحظة أن بنية العضيات ثنائية الغشاء - الميتوكوندريا والبلاستيدات ، التي لها حمضها النووي الدائرية والريبوزومات التي تصنع الحمض النووي الريبي والبروتينات - تشبه البنية خلية بكتيرية. شكل هذا التشابه أساس فرضية الأصل التكافلي لحقيقيات النوى. منذ عدة مليارات من السنين ، تم إدخال الكائنات بدائية النواة في بعضها البعض ، مما أدى إلى اتحاد متبادل المنفعة.

تشمل الكائنات بدائية النواة أيضًا البكتيريا الزرقاء ، وغالبًا ما يشار إليها باسم الطحالب الخضراء المزرقة. هذه الكائنات الحية القديمة ، التي نشأت منذ حوالي 3 مليارات سنة ، منتشرة على نطاق واسع في جميع أنحاء العالم. حوالي ألفي نوع من البكتيريا الزرقاء معروفة. معظمهم قادرون على تجميع كل شيء المواد الضروريةباستخدام الطاقة الضوئية.

^ الائتمان

السؤال 13- المستوى العضوي ومستويات الأواهل والأنواع. مستويات التكاثر الحيوي والغلاف الحيوي

1. مجموعة متنوعة من الأشكال

على مستوى الكائن الحيتم العثور على مجموعة متنوعة من الأشكال لا يمكن ملاحظتها. إن تنوع الكائنات الحية التي تنتمي إلى أنواع مختلفة ، وحتى داخل نفس النوع ، ليس نتيجة للتنوع ، ولكن بسبب تعقيدها المتزايد مجموعات مكانيةمسببة ميزات نوعية جديدة. يوجد حاليًا أكثر من مليون نوع حيواني وحوالي نصف مليون نوع من النباتات على الأرض. يتكون كل نوع من أفراد منفصلين (كائنات حية ، أفراد) ، لكل منها سماته المميزة.

2. فردي

الفرد - الكائن ككل - الوحدة الابتدائية للحياة.لا توجد الحياة خارج الأفراد في الطبيعة. على المستوى العضوي ، تستمر عمليات تطور الجنين. يقوم الجهازان العصبي والخلطي ببعض التوازن.

مجموعة من الكائنات الحية(أفراد) من نفس النوع يسكنون منطقة معينة، يكون سكان. السكان هو وحدة أولية للعملية التطورية ؛ تنشأ فيها عمليات الانتواع. السكان جزء من التكاثر الحيوي.

3. التكاثر الحيوي

التكاثر الحيوي - تاريخياً مجتمعات مستدامةالسكان أنواع مختلفةتتعلق ببعضها البعض وبالبيئة الطبيعة الجامدةتبادل المواد والطاقة والمعلومات. إنها أنظمة أولية يتم فيها تنفيذ دورة الطاقة المادية ، بسبب النشاط الحيوي للكائنات الحية. تشكل التكوينات الحيوية المحيط الحيوي وتحدد جميع العمليات التي تحدث فيه.

فقط من خلال دراسة شاملة لظواهر الحياة على جميع المستويات يمكن للمرء الحصول على نظرة شاملة لظاهرة خاصة الشكل البيولوجي لوجود المادة.

4. مبادئ الطب

ترتبط فكرة مستويات تنظيم الحياة ارتباطًا مباشرًا بالمستوى الرئيسي مبادئ الطب.يجعل المرء يعتبره بصحة جيدة أو مريضا جسم الانسانكنظام متكامل ولكنه في نفس الوقت معقد مرتبط بالتسلسل الهرمي. يساعد معنى الهياكل والوظائف في كل من هذه المستويات في الكشف عن جوهر عملية المرض. قد تكون هناك حاجة إلى محاسبة السكان الذين ينتمي إليهم هذا الفرد ، على سبيل المثال ، في التشخيص مرض وراثي . للكشف عن ملامح مسار المرض وعملية الوباء ، من الضروري أيضًا مراعاة ميزات البيئة الحيوية والاجتماعية. سواء كان الطبيب يتعامل مع مريض فردي أو فريق بشري ، فهو دائمًا يعتمد على مجموعة معقدة من المعرفة المكتسبة على جميع مستويات النظم البيولوجية الدقيقة والمتوسطة والكبيرة.

السؤال 14. الخلية كوحدة هيكلية. هيكل الخلية. قضايا عامة

1. الخلية الابتدائية النظام البيولوجي

كل الكائنات الحية مبنية من الخلايا.تتكون الكائنات أحادية الخلية (البكتيريا ، والأوليات ، والعديد من الطحالب والفطريات) من خلية واحدة ، وعادة ما تتكون الكائنات متعددة الخلايا (معظم النباتات والحيوانات) من عدة آلاف من الخلايا.

خلية - النظام البيولوجي الأساسيقادرة على التجديد الذاتي والتكاثر الذاتي والتنمية. هياكل الخلاياتكمن وراء بنية النباتات والحيوانات. بغض النظر عن مدى تنوع بنية الكائنات الحية ، فهي تعتمد على هياكل متشابهة - الخلايا. الخلية لديها جميع خصائص النظام الحي: يتبادل المادة والطاقة ، ينمو ، يتكاثر ويرث خصائصه ، يتفاعل مع الإشارات الخارجية (المنبهات) ، قادر على الحركة. إنه أدنى مستوى من التنظيم يحتوي على كل هذه الخصائص ، وأصغر هيكلية و وحدة وظيفيةعلى قيد الحياة. يمكن أن تعيش أيضًا بشكل منفصل - تستمر الخلايا المعزولة للكائنات متعددة الخلايا في العيش والتكاثر في وسط مغذي. يتم توزيع الوظائف في الخلية بين العديد من العضيات ، مثل نواة الخلية ، والميتوكوندريا ، وما إلى ذلك.

2. تنوع الخلايا

في الكائنات متعددة الخلايا خلايا مختلفة (مثل العصب والعضلات وخلايا الدم) أداء وظائف مختلفة("تقسيم العمل") وبالتالي تختلف في هيكلها. على الرغم من ذلك ، فإن تنوع أشكال الخلايا وتنظيمها تخضع لمبادئ هيكلية موحدة.

شكل الخليةمتنوع بشكل غير عادي - من أبسط كروي ( الكائنات الحية وحيدة الخلية؛ بين البكتيريا - cocci) إلى الأكثر غرابة. يبلغ قطر المكورات الدقيقة 0.2 ميكرون ، ويصل طول الخلايا العصبية إلى متر واحد ، والأوعية اللبنية للنباتات - حتى عدة أمتار.

3. هيكل الخلية

يتم فصل المحتوى الحي للخلية ، البروتوبلازم ، عن البيئة بواسطة غشاء بلازمي (بلازمليما) ويمكن ، بالإضافة إلى ذلك ، أن يكون محاطًا بجدار خلوي قوي. البروتوبلازم هو كتلة غير متجانسة هلامية بها العديد من العضيات المختلفة وشوائب البارابلازم. يتم تصنيف هذا الأخير تقليديًا فقط على أنه بروتوبلازم حي ويحتوي على مواد يجب تراكمها أو إفرازها.

4 . العناصر الهيكليةالخلايا

يخرج مستويين من التنظيمالخلايا: خلية بدائية النواة (في بدائيات النوى - البكتيريا والطحالب الخضراء المزرقة ، معظمها أحادية الخلية) وخلايا حقيقية النواة (في حقيقيات النوى ، أي جميع الكائنات أحادية الخلية ومتعددة الخلايا - النباتات والفطريات والحيوانات).

الجدول 2. العناصر الهيكلية للخلية

السؤال 15. الخلايا حقيقية النواة وبدائية النواة

1. توصيف الخلايا حقيقية النواة

يبلغ متوسط ​​حجم الخلية حقيقية النواة حوالي 13 ميكرون (ولكن هناك اختلافات كبيرة في الحجم). تنقسم الخلية بواسطة أغشية داخلية إلى أقسام مختلفة (مساحات رد فعل). ثلاثة أنواع من العضيات(الطبقات) محددة بوضوح عن بقية البروتوبلازم (السيتوبلازم) بواسطة غلاف من غشاءين: نواة الخلية ، الميتوكوندريا والبلاستيدات (الأخير فقط في النباتات). تعمل البلاستيدات أساسًا في عملية التمثيل الضوئي والميتوكوندريا لإنتاج الطاقة. تحتوي جميع الطبقات على الحمض النووي كناقل للمعلومات الجينية.

السيتوبلازميحتوي على عضيات مختلفة بالنسبة للجزء الاكبرمرئي فقط بالمجهر الإلكتروني ، بما في ذلك الريبوسومات ، والتي توجد أيضًا في البلاستيدات والميتوكوندريا. تقع جميع العضيات في المصفوفة (هذا هو جزء من السيتوبلازم حتى في ميكروسكوب الكترونييبدو متجانسا).

2. الأشكال الأساسية للخلايا حقيقية النواة

يخرج ثلاثة أشكال رئيسيةالخلايا حقيقية النواة: الخلايا النباتية والخلايا الفطرية والخلايا الحيوانية.

الجدول 3. الأشكال الرئيسية للخلايا حقيقية النواة

3. توصيف الخلايا بدائية النواة

متوسط ​​حجم الخلايا بدائية النواة هو 5 ميكرون. ليس لديهم أي أغشية داخلية بخلاف نتوءات الأغشية الداخلية و غشاء بلازمي. الطبقات مفقودة. بدلاً من نواة الخلية ، يوجد مكافئ لها (نوكليويد) ، خالية من غلاف وتتكون من جزيء DNA واحد. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تحتوي البكتيريا على الحمض النووي في شكل بلازميدات صغيرة تشبه الحمض النووي خارج النواة حقيقية النواة.

في خلايا بدائية النواة قادرة على التمثيل الضوئي (الطحالب الخضراء المزرقة والبكتيريا الخضراء والأرجوانية) ، هناك نتوءات كبيرة منظمة بشكل مختلف من الغشاء - ثايلاكويدات ، والتي تتوافق في وظيفتها مع البلاستيدات حقيقية النواة. نفس الثايلاكويدات أو ، في الخلايا عديمة اللون ، نتوءات أصغر من الغشاء (وأحيانًا حتى غشاء البلازما نفسه) تحل وظيفيًا محل الميتوكوندريا. تسمى النتوءات الأخرى المتباينة بشكل معقد للغشاء بالميزوزومات. وظيفتهم غير واضحة. فقط بعض العضياتالخلايا بدائية النواة متماثلة مع العضيات حقيقية النواة. تتميز بدائيات النوى بوجود كيس موراي - عنصر قوي ميكانيكيًا في جدار الخلية.

السؤال 16

1. توصيف الفيروسات

الفيروسات التكوينات غير الخلوية- جزيئات صغيرة جدًا (فيريونات) ، تتكون من حمض نووي (DNA أو RNA ، مفردة أو مزدوجة ، تعمل كمواد وراثية) وقشرة بروتينية ، تحتوي أحيانًا على دهون.

تتكون القشرة (قفيصة) من وحدات فرعية (قفيصية) ، والتي تتكون من واحد أو أكثر من سلاسل متعددة الببتيد متطابقة أو مختلفة.

الفيروسات خاص بالأنواعوتتكاثر فقط في الخلايا المضيفة الحية. هناك فيروسات بكتيرية (عاثيات) وفيروسات نباتية وفيروسات حيوانية. خارج الخلية المضيفة ، لا تستقلب الفيروسات ولا تظهر أي علامات أخرى للحياة.

2. دخول الفيروس إلى المضيف

في الخلية المضيفةتخترق الفيريون أو حمضها النووي فقط. هناك هذا حمض نووي، باستخدام نظام النسخ وجهاز تصنيع البروتين للخلية المضيفة ، يتكاثر (يتكرر) ويوفر تخليق البروتين الفيروسي.

في الفيروسات الخبيثةيتم إطلاق الفيروسات الناتجة تدريجياً أو كلها مرة واحدة نتيجة تدمير الخلية. في العاثيات المعتدلة ، يمكن إدخال الحمض النووي في الحمض النووي للخلية المضيفة كخادم للفيروس وتتكاثر معه. يحدث تكوين الفيروسات فقط مع تحريضها عوامل مختلفة(التشعيع ، العوامل الكيميائية ، درجات الحرارة المرتفعة).

تخدم الفيروسات مسببات الأمراض، لأنها عندما يتم إطلاقها ، فإنها تدمر الخلية المضيفة أو تسبب انتهاكًا لعملية التمثيل الغذائي.

السؤال 17. السيتوبلازم. الريبوسومات والبلازميدات

1. تكوين السيتوبلازم

السيتوبلازم هو ما نسميه المحتويات الحية لخلية بدون طبقات أو ما يعادل النواة. السيتوبلازمهو هلام متغير الانسيابية لزج مطاطي.

الخواص المرنة اللزجة والتسييل الانسيابي ممكنان فقط عندما تشكل الجزيئات شبكة مستمرة يمكن أن تتكسر وتعاود الظهور. يؤدي تدمير الشبكة الجزيئية إلى ظهور خصائص السائل ، ويؤدي استعادتها إلى الخصائص المميزة للمواد الصلبة. في السيتوبلازم ، تكون العناصر التي يمكن نسجها في شبكة طويلة الخيوط الدقيقة الخيطيةمن بروتين الأكتين ، والذي من المحتمل أن يكون متماسكًا ببعض البروتينات الأخرى. عندما تنقسم جزيئات هذا البروتين ، تتفكك الشبكة (حالة سول). أصبحت الألياف الدقيقة الآن حرة في الحركة ، وبالتالي يحدث تدفق البروتوبلازم ، والذي يمكن العثور عليه في معظم الخلايا.

2. هيكل المصفوفة السيتوبلازمية

توفر المصفوفة السيتوبلازمية مادة متجانسة (عند فحصها تحت المجهر الإلكتروني) بين الألياف الدقيقة. يتكون من الماء والعديد من المواد غير العضوية والعضوية المذابة ، وخاصة الإنزيمات والبروتينات الأخرى. تعمل المصفوفة السيتوبلازمية كوسيط لنشر العديد من المنتجات الأيضية الوسيطة ، فضلاً عن المكان الذي يوجد فيه أهم المنتجات عمليات التمثيل الغذائيمثل تحلل السكر ودورة فوسفات البنتوز.

مفهوم "عصارة خلوية"يعني الجزء المتجانس الذي لا يترسب أثناء عملية الطرد المركزي الفائق ، والذي يحتوي على المصفوفة السيتوبلازمية والهياكل الخفيفة جدًا ، مثل الخيوط الدقيقة. كما أنها قابلة للتطبيق على الجزء المقابل من الخلايا السليمة ، على الرغم من أن المصفوفة في الخلية ليست محلول غرواني ، ولكن ، مثل باقي السيتوبلازم ، عبارة عن هلام متغير الانسيابية اللزج.

3. توصيف الريبوسومات

تقوم الريبوسومات بإجراء عملية التخليق الحيوي للبروتين ، وبالتالي تحقيق المعلومات الجينية. كل خلية لديها عشرات الآلاف أو الملايين من هذه الصغيرة ، 20-30 نانومتر في الحجم ، تقريب جزيئات البروتين النووي. يتكون الريبوسوم من جسيمتين فرعيتين غير متساويتين. يتم تشكيلها بشكل منفصل ودمجها في mRNA ، والتي تحدث من خلال قناة تقع بشكل غريب الأطوار بين الجسيمات الفرعية وتقدم معلومات عن التخليق الحيوي للبروتين. في هذه الحالة ، يمكن ربط العديد من الريبوسومات بواسطة جزيء mRNA يشبه الخيط إلى polysome (polyribosome) مثل سلسلة من اللآلئ.

أكبر الريبوسوماتنجد في سيتوبلازم الخلايا حقيقية النواة. جنبا إلى جنب مع mRNA يمكن أن تترافق مع الشبكة الإندوبلازمية. يتم تصنيع جسيماتهم الفرعية في نواة الخلية. تحتوي الخلايا بدائية النواة على ريبوسومات أصغر. الريبوسومات غنية للغاية بالمغنيسيوم.

4. البلازميدات

البلازميدات عبارة عن حلزون مزدوج قصير جدًا للحمض النووي يقع خارج الجينوم ، مغلق في حلقة (من بضعة إلى مائة ألف زوج قاعدي في الطول) ، مع واحد أو أكثر من الجينات ، وفي بعض الأحيان لا يوجد جينات على الإطلاق. تتكاثر في معظم الحالات بشكل مستقل عن بقية المادة الجينية وغالبًا ما تنتقل من خلية إلى أخرى. حاليًا ، توجد في البكتيريا والخميرة ، وكذلك في الميتوكوندريا للخلايا حقيقية النواة. يمكن تضمين بعض البلازميدات البكتيرية في الجينوم وفصلها عنه مرة أخرى.

السؤال 18

1. بناء

بروتوبلازم محدودة الغشاء الخارجي- بلازما الدم ويحتوي على نظام أغشية داخلية (أغشية داخلية). الميتوكوندريا والبلاستيدات ، التي لها أيضًا أغشية داخلية ونواة خلية ، محاطة بغشاءين.

غالبًا ما يكون سمك الغشاء 6-12 نانومتر. تحدد الأغشية الأحجام المغلقة ذات الأحجام والأشكال المختلفة ، مثل الحويصلات أو التجاويف المسطحة أو الخلايا بأكملها. وبالتالي ، مما يخلق عقبة أمام الانتشار ، فإنها تشكل أحجام تفاعل منفصلة (مقصورات). من ناحية أخرى ، فإن الأغشية قادرة على تمرير بعض المواد بشكل انتقائي وضخ البعض الآخر بنشاط ، وهو ما يرتبط باستهلاك الطاقة. يعتقد كل غشاءيفصل الفضاء البروتوبلازمي عن الفضاء غير البلازمي: غشاء البلازما من البيئة المحيطة بالخلية ، وأغشية الحويصلات من المحتويات غير البلازمية لهذه الحويصلات ، وكلا أغشية الغلاف النووي من الفضاء غير البلازمي الموجود بينهما .

أغشية(باستثناء أغشية الميتوكوندريا والبلاستيد) تستخدم في عمليات التكوُّن ويمكن أن تتحول إلى بعضها البعض (تدفق الغشاء). على سبيل المثال ، تتشكل أغشية جهاز جولجي من الشبكة الإندوبلازمية ، وتعمل الأخيرة كمواد لتجديد البلازما.

2. البروتينات والدهون في الغشاء

الأغشية الكريستال السائل ثنائي الأبعادمحاليل البروتينات الكروية في الدهون. يتكون الأساس الهيكلي للأغشية من الدهون ، من بينها الفوسفوليبيدات (على سبيل المثال ، الليسيثين) ، والجليكوليبيدات في الأغشية البلاستيدية. أداء البروتينات في الأغشية وظائف معينة: هي ، على سبيل المثال ، إنزيمات أو بروتينات نقل. بالإضافة إلى ذلك ، تشتمل الأغشية على الستيرولات (في الحيوانات ، وخاصة الكوليسترول) ، والبروتينات السكرية ، وبعض الأملاح غير العضوية.

3. الهيكل الأساسي للأغشية

يتكون الهيكل الأساسي لجميع الأغشية من طبقتين متوازيتين من الدهون (طبقة ثنائية الجزيء). دهون الغشاء عبارة عن جزيئات أمفيباثية لها جزء كاره للماء (بقايا الهيدروكربون للأحماض الدهنية والسفينجوزين) وجزء محب للماء (الفوسفات والكولين والكومامين والسكر وما إلى ذلك). تتشكل هذه الجزيئات على سطح الماء طبقة أحادية الطبقة.في البيئة المائية وفي الخلية ، تتشكل طبقات ثنائية الجزيئات: يتم إبعاد الأجزاء الكارهة للماء من الجزيئات المختلفة بعيدًا عن البيئة المائية ، أي باتجاه بعضها البعض ، ويتم تجميعها معًا بواسطة تفاعلات كارهة للماء وقوى فان دير فال الضعيفة .

وبالتالي ، فإن الأغشية الموجودة على كلا السطحين الخارجيين محبة للماء ، بينما في الداخل تكون كارهة للماء. نظرًا لأن الأجزاء المحبة للماء من الجزيئات تمتص الإلكترونات ، فإنها تكون مرئية في المجهر الإلكتروني على شكل طبقتين مظلمتين.

4. تأثير درجة الحرارة على الغشاء

في درجات الحرارة المنخفضةتشكل بقايا الهيدروكربون ما يشبه الشبكة البلورية ، وتنتقل الأغشية إلى حالة هلامية. في درجات الحرارة الفسيولوجية ، تكون الأغشية في حالة بلورية سائلة: تدور بقايا الهيدروكربون حول محورها الطولي وتنتشر في مستوى الطبقة ؛ أقل في كثير من الأحيان القفز من طبقة إلى أخرى دون انتهاك قوي روابط كارهة للماء.

بروتينات الغشاء المحيطي محبة للماء ، لأن الأحماض الأمينية المحبة للماء (مع المجموعات القطبية) تسود على سطح جزيءها الكروي. ترتبط بشكل فضفاض نسبيًا بالأسطح المحبة للماء للأغشية بشكل أساسي بواسطة القوى الكهروستاتيكية ، أي الروابط الأيونية.

بروتينات الغشاء المتكاملكارهة للماء (جزئيًا على الأقل) ، حيث توجد بقايا أحماض أمينية كارهة للماء على سطح جزيئاتها.

يتم تثبيت هذه البروتينات بقوة في سمك الغشاء الكارهة للماء عن طريق التفاعلات الكارهة للماء ، وتبرز الأجزاء المحبة للماء من الجزيئات من الغشاء إلى الخارج. بعض بروتينات الغشاء المتكاملة قادرة ، مثل جزيئات الدهون ، على منتشرفي مستوى الغشاء ، والبعض الآخر ثابت.

الموصوفة فسيفساء السوائلحل نموذج بنية الغشاء (نموذج Singer) محل نموذج دانييلي السابق (بدون بروتينات متكاملة).

بسبب التفاعلات الكارهة للماء ، فإن الأغشية قادرة على التمدد (النمو) عندما يتم تضمين جزيئات جديدة ، وفي حالة التمزق ، يمكن أن تغلق الحواف المتكونة مرة أخرى.

الأغشية شبه منفذة؛ يجب أن يكون لديهم مسام صغيرة يمكن من خلالها أن ينتشر الماء والجزيئات الصغيرة الأخرى المحبة للماء. من المحتمل أن يتم استخدام المناطق المحبة للماء الداخلية لبروتينات الغشاء المتكامل أو الثقوب بين البروتينات المتكاملة المجاورة (بروتينات الأنفاق) لهذا الغرض.

السؤال 19

1. خصائص أغشية البلازما

تلعب البلازما ، التي يبلغ سمكها حوالي 8 نانومتر ، الدور حاجزلنشر المواد من الخلية ؛ هذا ضروري أيضًا للخلايا النباتية ، لأن جدار الخلية ، كقاعدة عامة ، قابل للاختراق. تقوم جزيئات النقل المدمجة في الغشاء بنقل بعض المواد. تقبل إنزيمات الغشاء فقط مشاركة محدودةفي التمثيل الغذائي. في النباتات ، تشارك البلازما في تبادل مكونات جدار الخلية ، وفي الخلايا العصبية ، في توصيل النبضات.

أثناء انقسام الخليةتتلقى الخلايا الوليدة غشاء البلازما من الخلية الأم. مع نمو البلازما (المرتبط بانقسام الخلايا ونموها) وأثناء تجديدها ، تتشكل من حويصلات جولجي (تدفق الغشاء).

غشاء بلازمييتم تغطية الخلايا الحيوانية من الخارج بطبقة عديد السكاريد بسمك 10 إلى 20 نانومتر - جليكوكاليكس. ترتبط بقايا عديد السكاريد المتفرعة تساهميًا بالبروتينات والدهون المحتوية على السفينجوزين. تتكون السكريات بشكل أساسي من الجلاكتوز ، المانوز ، الفوكوز ، N-acetylgalactosamine ، N-acetylglucosamine و (في المواضع النهائية) بقايا حمض السياليك. أحماض السياليكتسمى أحماض N-glycosyl- و N-acetylneuraminic ؛ حمض النيورامينيك هو عبارة عن مكثف دوري من مانوز وبيروفات.

من المكونات مركب السكرتمت دراسة بروتين سكري جليكوفرين في أغشية كرات الدم الحمراء جيدًا. يتكون من 60٪ كربوهيدرات وتحمل (مثل البروتينات السكرية الأخرى والشحميات السكرية الأخرى لأغشية البلازما في الخلايا الحيوانية) مستضدات فصيلة الدم المحددة ، وكذلك المواقع التي ترتبط فيروسات مختلفةوالليكتين.

نهاية الكربوكسيلسلسلة البولي ببتيد تبرز من الغشاء مع لها داخل، ومع الجانب الخارجيهناك نهاية أمين مع العديد من السلاسل الجانبية المتفرعة للغاية من السكريات.

2. اختلاف غشاء البلازما في الخلايا بدائية النواة

يختلف غشاء البلازما للخلايا بدائية النواة من حيث أنه يحتوي على ناقلات الإلكترون وإنزيمات السلسلة التنفسية كبروتينات متكاملة ويشكل أنواعًا مختلفة من النتوءات. تقوم بعض النتوءات بالتنفس ، والبعض الآخر - التمثيل الضوئي والتنفس. الميزوزومات البكتيرية عبارة عن أجسام صفائحية أو أنبوبية أو حويصلية ترقد في جيوب غشائية. تتواصل المساحة الداخلية للميزوزومات جزئيًا مع البيئة خارج الخلية. تتشكل الميزوسومات نتيجة الطي المعقد والانصهار لأجزاء من الغشاء. وظيفتهم غير معروفة. تم وصف هياكل مماثلة في الطحالب الخضراء المزرقة وفي الخلايا الفطرية (على الرغم من أن الأخيرة حقيقية النواة).

السؤال 20: الشبكة الإندوبلازمية (ER)

1. خاصية ER

تخترق الصهاريج الأنبوبية أو المضغوطة من ER السيتوبلازم بأكمله وتحيط بنواة الخلية ، تشكيل الغلاف النووي.يصل قطر الامتدادات الشبيهة بالفقاعات إلى 100 نانومتر. ترتبط العديد من الصهاريج أو حتى جميعها ببعضها البعض وبالغلاف النووي ، ويتواصل الجزء الداخلي منها مع الفضاء المحيط النووي. في النباتات ، تمتد الصهاريج الأنبوبية من خلال جدار الخلية إلى الخلايا المجاورة (ديسموتيبولات في ديسموسومات).

لا يمكن اختيار الدبابات بالكامل، لأنه أثناء التجانس يتم تدميرها إلى ميكروسومات - شظايا بحجم الريبوسوم. التحليل البيوكيميائيغالبًا ما يتم إجراء ER على تحضيرات الميكروسومات.

أغشية الخزان لها سمكحوالي 6 نانومتر. تتكون الدهون المكونة لها بشكل رئيسي من الجليسيروفوسفاتيدات (90-95٪) ، ولا سيما الليسيثين (55٪).

2. الحبيبية ER

حبيبي (خشن) ER منقطة بكثافة مع polysomes ، و ER الأملس (الحبيبي) ، الذي يتكون أساسًا من عناصر أنبوبية ، لا يرتبط بها. طبقات كثيفة من صهاريج ER الحبيبية - ما يسمى بالإرجاستوبلازم - ملطخة بأصباغ أساسية بسبب محتوى عاليالأحماض النووية ، لذلك يمكن رؤية تراكمات هذه الصهاريج تحت المجهر الضوئي ، خاصة في الخلايا التي تفرز البروتينات (في الغدد اللعابيةوالبنكرياس).

في ER الحبيبيةيتم تصنيع بعض البروتينات. تقوم الريبوسومات ، المرتبطة بجزيئاتها الفرعية الكبيرة بالغشاء ، بدفع سلاسل البولي ببتيد المركبة حديثًا إلى صهاريج ، حيث تُفرز البروتينات من الخلية ، في أغلب الأحيان بمساعدة الصهاريج الأنبوبية من ER الملساء.

3. سلس ER

في ER سلس ، تحدث مراحل مختلفة من التمثيل الغذائي للكربوهيدرات والأحماض الدهنية والدهون والتربينويدات ومواد أخرى. بادئ ذي بدء ، فهو مركز لتخليق الدهون والستيرويدات الغشائية (الكوليسترول) وبالتالي نقطة البداية لتدفق الأغشية ، أي تكوين وتجديد نظام الغشاء الداخلي وغشاء البلازما بأكمله. في خلايا العضلاتدعا ER هنا شبكية الهيولى العضليةيخدم الوظيفة الحركية.

في الخلايا الحيوانية سريعة النمو (الجنينية ، السرطانية) في السيتوبلازم وفي نواة الخلية ، توجد أغشية حلقية متشابهة في هيكلها مع الغشاء النووي - شظايا قصيرة ومسطحة معزولة من غشاء مزدوج مع مسام.

يمكن لخزانات ER "التكاثر" عن طريق توليف الخاصة بهم مركبات اساسيه. بالإضافة إلى ذلك ، يبدو أنها تتشكل أيضًا من أغشية أخرى (على سبيل المثال ، صهاريج جولجي) أو نتيجة اندماج الحويصلات التي تنفصل عن أجزاء أخرى من ER.