Pagrindinės ląstelės teorijos nuostatos, jos reikšmė
Visi gyvi organizmai susideda iš ląstelių – iš vienos ląstelės (vienaląsčiai organizmai) arba iš daugelio (daugialąsčiai). Ląstelė yra vienas pagrindinių struktūrinių, funkcinių ir dauginančių gyvosios medžiagos elementų; tai elementari gyvoji sistema. Yra neląstelinių organizmų (virusų), tačiau jie gali daugintis tik ląstelėse. Yra organizmų, kurie antriškai prarado ląstelių struktūra(kai kurie dumbliai). Ląstelės tyrimo istorija siejama su daugelio mokslininkų vardais. R. Hooke'as pirmasis panaudojo mikroskopą tirti audinius ir ant kamščio bei šeivamedžio šerdies pjūvio pamatė ląsteles, kurias pavadino ląstelėmis. Anthony van Leeuwenhoekas pirmą kartą pamatė 270 kartų padidintus elementus. M. Schleidenas ir T. Schwannas buvo ląstelių teorijos kūrėjai. Jie klaidingai manė, kad kūno ląstelės atsiranda iš pirminės neląstelinės medžiagos. Vėliau R. Virchow suformulavo vieną svarbiausių ląstelių teorijos nuostatų: „Kiekviena ląstelė kyla iš kitos ląstelės...“ Ląstelių teorijos reikšmė mokslo raidoje yra didelė. Tapo akivaizdu, kad ląstelė yra svarbiausia visų gyvų organizmų sudedamoji dalis. Morfologiškai tai yra pagrindinis jų komponentas; ląstelė yra daugialąsčio organizmo embrioninis pagrindas, nes organizmo vystymasis prasideda nuo vienos ląstelės – zigotos; ląstelė yra fiziologinių ir biocheminiai procesai organizme. ląstelių teorija leido daryti išvadą, kad panašumas cheminė sudėtis visų ląstelių ir dar kartą patvirtino viso organinio pasaulio vienybę.
Šio tipo išdėstymas, kai pentozė ir fosfatai yra veikiami išorėje, o bazės yra paslėptos dvigubos spiralės viduje, reaguoja į šių molekulių elgesį vandens aplinka. Iš esmės pentozė ir fosfatas yra hidrofiliniai, o bazės yra hidrofobinės. Dėl molekulės sukimosi kiekviena bazių pora, palyginti su ankstesne, pasisuka 36º kampu.
Šiuos duomenis gavo Rosalind Franklin ir Maurice'as Wilkinsas, kurie atkreipė į juos Watsono ir Cricko dėmesį, kai jie atliko savo tyrimus. Su jų pagalba jie bandė surinkti trimatę molekulinę struktūrą, kuri atitinka cheminės savybės, elgseną vandenyje ir šių blokų geometriją, taip pat ankstesnius duomenis. Šios molekulės struktūros, kuri jau buvo priskirta genetinės medžiagos vaidmeniui, supratimas buvo rezultatas pagreitėjęs augimas molekulinė biologija, kuri įvyko nuo tada.
Ląstelių dalijimosi pabaigoje kiekviena dukterinė ląstelė gauna porą centriolių. Centrioliai sukelia blakstienas ir žvynelius, mobiliuosius plėtinius, kurie yra kai kurių tipų ląstelėse. branduolinis apvalkalas palaikoma tarpinių skaidulų – branduolinės plokštės – struktūra. Branduolinis apvalkalas turi iš dalies uždarytas poras su baltymų kompleksu, branduoliniu porėtu kompleksu. Per šiuos kompleksus veikia į branduolį patenkančių arba iš citoplazmos išeinančių medžiagų kontrolė. Branduolio viduje yra branduolio sultys, kurios yra skystoji branduolio dalis, lygiavertė citozoliui.
Šiuolaikinė ląstelių teorija apima šias nuostatas:
Ląstelė yra pagrindinis visų gyvų organizmų sandaros ir vystymosi vienetas, mažiausias gyvųjų organizmų vienetas;
Visų vienaląsčių ir daugialąsčių organizmų ląstelės yra panašios (homologinės) savo struktūra, chemine sudėtimi, pagrindinėmis gyvybinės veiklos ir medžiagų apykaitos apraiškomis;
Nukleotidai ir nukleorūgštys. Kai kurios genomo sekos dalys yra genai; kitos dalys yra tarpgeniniai regionai. Genai apima fragmentus, kuriuose yra informacija, skirta baltymui gaminti. . Tačiau genuose yra signalizacijos zonų, kurios nėra transkribuojamos. Jie veikia kaip skyrybos ženklai, žymintys geno pradžią ir pabaigą. Nors šie regionai nėra nukopijuoti, jie yra būtini likusiai geno daliai transkribuoti. Ląstelės reguliuoja savo genų ekspresiją; jie netranskribuoja ir neverčia visų savo genų vienu metu.
Baltymų suformuota matrica arba „pastoliai“ kerta nukleoplazmą ir palaiko chromatiną. Chromatino pluoštai turi įvairaus laipsnio lenkimas, todėl struktūra yra kompaktiškesnė. aukščiausias laipsnis lenkimas pasiekiamas ląstelių dalijimosi metu. Tada chromatinas sukelia struktūrų, kurios aiškiai matomos optiniu mikroskopu, chromosomų susidarymą. Kiekvienos rūšies chromosomų skaičius ir tipas yra pastovūs; žmogaus ląstelės turi 46 chromosomas. Branduolys susidaro susiliejus kelioms chromatino kilpoms nukleoplazmos sektoriuje.
Ląstelių dauginimasis vyksta jų dalijimosi būdu, o kiekviena nauja ląstelė susidaro dalijantis pirminei (motininei) ląstelei;
Sudėtinguose daugialąsčiuose organizmuose ląstelės yra specializuotos pagal savo funkciją ir formuoja audinius; audiniai susideda iš organų, kurie yra glaudžiai tarpusavyje susiję ir pavaldūs nervų ir humoralinei reguliavimo sistemoms.
Genome yra sekų, kurios veikia kaip reguliatoriai. Jie yra nekoduojantys regionai, nes jie neneša informacijos kitoms molekulėms gaminti ar transkribuoti, tačiau atlieka genų transkripcijos momento ir greičio reguliavimo funkciją. Norint reguliuoti transkripciją, reguliavimo sekos turi jungtis prie reguliuojančių baltymų, žinomų kaip specifiniai transkripcijos faktoriai. Tarpgeninės sekos yra nekoduojančios sekos.
Jie niekada nėra transkribuojami ir, nors yra įvairių hipotezių apie jų reikšmę, jų funkcija nežinoma. Daugelis iš jų yra perkeliami arba perkeliami elementai, galintys pakeisti padėtį genome. Jie sudaro apie 50% žmogaus genomo. bendra seka.
Savo ruožtu baltymai iš citozolio kaupiasi branduolyje. Sukonstruoti jie yra nukreipti į citozolį. Branduolys yra labiausiai matoma struktūra ląstelėje tiek dėl savo dydžio, tiek dėl funkcijos. Branduolys yra būtinas ląstelių palaikymui ir dauginimuisi. Jei ląstelė praranda branduolį, ji greitai miršta. Net kai branduolio praradimas yra užprogramuotas kaip brendimo proceso dalis, kaip ir eritrocitų atveju, ląstelė išgyvena labai trumpai ir akivaizdu, kad ji niekada nespėja daugintis.
Kalia ir flagella yra judrūs citoplazmos pailgėjimai, padengti plazmine membrana, randami kai kurių tipų ląstelėse. Kiliya - trumpi ir daug priedų; žvyneliai yra ilgesnio ilgio tęsiniai, kurių vienoje ląstelėje yra vienas ar daugiau. IN Žmogaus kūnas vienintelės ląstelių ląstelės yra spermatozoidai. Žvyneliai sudaro uodegą, kuri nukreipia spermą į spermą ir į moters lytinius organus. Tačiau kai plaukų ląstelės yra audinio dalis, blakstienos naudojamos srovėms generuoti aplinką.
Ląstelių teorijos reikšmė mokslo raidoje slypi tai, kad jo dėka tapo aišku, jog ląstelė yra svarbiausia visų gyvų organizmų sudedamoji dalis. Tai yra pagrindinis jų „statybos“ komponentas, ląstelė yra embriono pagrindas daugialąstelis organizmas, nes Organizmo vystymasis prasideda nuo vienos ląstelės – zigotos. Ląstelė yra fiziologinių ir biocheminių procesų organizme pagrindas, nes įjungta ląstelių lygis galiausiai vyksta visi fiziologiniai ir biocheminiai procesai. Ląstelių teorija leido padaryti išvadą, kad visų ląstelių cheminė sudėtis yra panaši ir dar kartą patvirtino viso organinio pasaulio vienovę. Visi gyvi organizmai susideda iš ląstelių – iš vienos ląstelės (protozojus) arba iš daugelio (daugialąsčių). Ląstelė yra vienas pagrindinių struktūrinių, funkcinių ir dauginančių gyvosios medžiagos elementų; tai elementari gyvoji sistema. Evoliuciškai yra neląstelinių organizmų (virusų), tačiau jie gali daugintis tik ląstelėse. Skirtingos ląstelės skiriasi viena nuo kitos ir struktūra, ir dydžiu (ląstelių dydžiai svyruoja nuo 1 μm iki kelių centimetrų – tai žuvų ir paukščių kiaušinėliai), ir forma (gali būti apvalios kaip eritrocitai, į medžius – kaip neuronai), ir pagal biochemines savybes (pavyzdžiui, ląstelėse, kuriose yra chlorofalo ar bakteriochlorofilo, vyksta fotosintezės procesai, kurie neįmanomi, jei nėra šių pigmentų), ir pagal funkciją (yra lytinės ląstelės – gametos ir somatinės – kūno ląstelės, kurios savo ruožtu yra skirstomi į daugybę skirtingų tipų).
Žmogus pateikia ciliarines ląsteles epitelyje kvėpavimo takų; ten ciliarinis judėjimas sukelia poslinkį link lauke gleivių sluoksnis, kuriame į orą patenkančios dalelės sulaikomos. IN kiaušintakiai ciliarinis judėjimas padeda pritraukti iš kiaušidės išleistą kiaušinėlį į pilvo ertmė. Tačiau blakstienų ir žvynelių struktūra yra tokia pati. Abu yra apsupti priestatu plazmos membrana, kuri vadinasi aksolema. Viduje yra aksonema, sudaryta iš mikrotubulių, išsidėsčiusių devyniais periferiniais dubletais ir pora centrinių mikrotubulių.
8. Eukariotinių ląstelių kilmės hipotezės: simbiotinė, invaginacija, klonavimas.Šiuo metu populiariausias simbiotinė hipotezė eukariotinių ląstelių kilmė, pagal kurią eukariotinio tipo ląstelės evoliucijos pagrindas arba ląstelė šeimininkė buvo anaerobinis prokariotas, galintis tik ameboidiškai judėti. Perėjimas prie aerobinio kvėpavimo yra susijęs su mitochondrijų buvimu ląstelėje, kuri įvyko pasikeitus simbiontams – aerobinėms bakterijoms, kurios prasiskverbė į šeimininko ląstelę ir egzistavo kartu su ja.
Kiti baltymai, susiję su mikrotubuliais, padeda jiems išlaikyti šią būdingą organizaciją. Be to, iš kiekvieno periferinio dubleto dvi rankos, suformuotos ciliarinio dyneino, reguliariais intervalais išsikiša baltymą, susijusį su anksčiau minėtu citoplazminiu dyneinu, veikiančiu kaip motorinis baltymas. Blakstienų arba žvynelių apačioje yra bazinis kūnas, sudarytas iš devynių kiaušintakių trynukų. Jo struktūra žinoma kaip 9 0. Struktūra bazinis kūnas lygus centriolių struktūrai.
Centrioliai ir baziniai kūnai gali būti kilę vienas iš kito. Kilia ir flagella auga iš bazinio kūno. Genetinės informacijos prigimtis ir srautas. Nukleotidas susidaro susijungus iš trijų molekulių: azoto bazės, pentozės ir fosforo rūgšties. Nukleotidai priklauso dviem skirtingos grupės, priklausomai nuo juose esančios pentozės tipo: turinčios ribozės yra ribonukleotidai, o turinčios dezoksiribozės yra dezoksiribonukleotidai. Savo ruožtu yra dvi azotinių bazių grupės: purinai, sudaryti iš dviejų anglies ir azoto žiedų, ir pirimidai, mažesni už ankstesnius, nes jie susideda iš vieno žiedo.
Panaši kilmė siūloma ir žvyneliams, kurių protėviai buvo bakterijų simbiontai, turintys žvynelį ir primenantys šiuolaikines spirochetas. Žvynelinės ląstelės įgijimas kartu su aktyvaus judėjimo būdo išsivystymu turėjo svarbią bendros tvarkos pasekmę. Daroma prielaida, kad baziniai kūnai, aprūpinti žvyneliais, gali išsivystyti į centrioles, atsiradus mitozės mechanizmui.
Purino bazės yra adeninas ir guaninas, o pirimidikai yra citozinas, timinas ir uracilas. Azoto bazės ir pentozės derinys sudaro nukleozidą. Į tai galite pridėti 1, 2 arba 3 fosforo rūgšties molekules. Tokiu būdu gaunami nukleotidai, kurie vadinami nukleozidiniu monofosfatu, difosfatu arba trifosfatu.
Visi dalyvaujantys junginiai susidaro kondensacijos reakcijų metu. Fosfatai yra sujungti anhidridinėmis jungtimis. Anhidridinio tipo ryšiai tarp fosfatų grupių yra didelės energijos tipo. Jie taip pavadinti, nes sukaupia daugiau energijos nei kiti kovalentiniai ryšiai. Taip yra todėl, kad fosfatų grupės yra linkusios paaukoti protonus gaudamos neigiami krūviai kurie atstumia vienas kitą; todėl norint prie jų prisijungti, reikia įveikti atstumiamąją jėgą, tai yra atiduoti daugiau energijos.
Žaliųjų augalų gebėjimas fotosintezuoti yra dėl to, kad jų ląstelėse yra chloroplastų. Simbiotinės hipotezės šalininkai mano, kad prokariotiniai melsvadumbliai buvo ląstelės-šeimininkės, sukėlusios chloroplastus, simbiontai.
Tvirtas argumentas už simbiozinis Mitochondrijų, centriolių ir chloroplastų kilmė yra ta, kad šios organelės turi savo DNR. Tuo pačiu metu baltymai bacilinas ir tubulinas, sudarantys atitinkamai šiuolaikinių prokariotų ir eukariotų žvynelius ir blakstienas, turi skirtingą struktūrą.
Ir atvirkščiai, kai šie ryšiai hidrolizuojami, išsiskiria energija. Dėl ryšių su aukšta energija Nukleozidų difosfatas ir trifosfatas naudojami kaip energijos pasiuntiniai: jie kaupia arba suteikia tam tikrą energijos kiekį, susidarant arba hidrolizuojant vieną ryšį.
Laisvieji nukleotidai yra ne tik energijos tarpiniai produktai, kuriuos daugiausia atlieka adenino ribonukleotidai, bet ir kofermentų komponentai; kaip tokie, jie jungiasi su tam tikrais fermentais, kurių veiklai jie yra būtini. Tačiau nukleotidų funkcija, kuri bus skirta šiame skyriuje, yra ta, kad jie veikia kaip nukleorūgščių monomerai. Ribonukleotidai polimerizuojasi vienas su kitu, sudarydami ribonukleino rūgštį, o dezoksiribonukleotidai polimerizuojasi sudarydami dezoksiribonukleorūgštį.
Pagrindinis ir sunkiai atsakomas klausimas yra branduolio kilmės klausimas. Manoma, kad jis taip pat gali būti suformuotas iš prokariotinio simbionto. Branduolinės DNR kiekio padidėjimas, daug kartų didesnis nei šiuolaikinėje eukariotų ląstelėje, jo kiekis mitochondrijose arba chloroplaste, matyt, įvyko palaipsniui, perkeliant genų grupes iš simbiontų genomų. Tačiau negalima atmesti galimybės, kad branduolinis genomas susidarė išplečiant ląstelės šeimininkės genomą (nedalyvaujant simbiontams).
Polimerizacijos reakcijai reikia, kad substratai būtų nukleotidų trifosfatai. Tačiau kai tarp dviejų nukleotidų susidaro ryšys, grandinėje esantis nukleotidas praranda du išorinius fosfatus. Taigi, kai susidaro polimerai, jie susideda iš monofosfato nukleotidų grandinių.
Nukleotidai yra sujungti vienas su kitu fosfodiesterio ryšiais. Šios jungtys susidaro reaguojant hidroksilui, prijungtam prie anglies pirmojo nukleotido ribozės 3 padėtyje, su fosfato grupe, prijungta prie anglies įeinančio nukleotido 5 padėtyje. Todėl du grandinės galai yra skirtingi: pirmasis grandinės nukleotidas turi laisvą fosfato grupę 5' padėtyje, o paskutinis turi laisvą hidroksilo grupę 3' padėtyje.
Pagal invaginacijos hipotezė, eukariotinės ląstelės protėvių forma buvo aerobinis prokariotas. Tokios ląstelės šeimininkės viduje vienu metu buvo išsidėstę keli genomai, iš pradžių prijungti prie ląstelės membranos. Organelės, turinčios DNR, taip pat branduolį, atsirado invaginuojant ir surišant membranos dalis, o po to seka funkcinė specializacija į branduolį, mitochondrijas ir chloroplastus. Tolesnės evoliucijos procese branduolinis genomas tapo sudėtingesnis, atsirado citoplazminių membranų sistema.
Jie yra citoplazmoje. Deoksiribonukleorūgštis. Tos pačios grandinės nukleotidai yra sujungti fosfodiesterio tilteliais. Be to, abi grandinės susiduria su savo bazėmis, kurios tarp jų sukuria vandenilio tiltus. Bazių poros, kurios susidaro susidūrus grandinėms, to nedaro atsitiktinai, bet visada turi porą piriko ir pirimidiko bazių; konkrečiau: adeninas su timinu ir citozinas su guaninu. Šis specifinis poravimas atsiranda dėl dviejų priežasčių: dėl sterinio uždarymo ir dėl bazinės sudėties.
Invaginacijos hipotezė gerai paaiškina branduolio, mitochondrijų, chloroplastų, dviejų membranų buvimą apvalkaluose. Tačiau jis negali atsakyti į klausimą, kodėl baltymų biosintezė chloroplastuose ir mitochondrijose tiksliai atitinka šiuolaikinių prokariotinių ląstelių biosintezę, bet skiriasi nuo baltymų biosintezės eukariotinės ląstelės citoplazmoje.
Pridėjus pirimido bazę, bazių poros ir visos molekulės plotis yra pastovus. Tai daro struktūrą stabilesnę. Be to, ir adeninas, ir timinas, iš vienos pusės, ir citozinas bei guaninas, kita vertus, turi pakaitų atitinkamose vandenilinio ryšio vietose. Tarp adenino ir timino susidaro dvi vandenilinės jungtys, o tarp citozino ir guanino – trys vandenilio ryšiai. Ši bazės papildomumo taisyklė nurodo, kad pagrindinė grandinės sudėtis yra visiškai pavaldus kitos grandinės, sudarančios molekulę, sudėtį; abi grandinės yra viena kitą papildančios.
Klonavimas. Biologijoje būdas gauti kelis identiškus organizmus nelytinio (įskaitant vegetatyvinio) dauginimosi būdu. Taip milijonus metų gamtoje dauginasi daugybė augalų ir kai kurių gyvūnų rūšių. Tačiau terminas „klonavimas“ dabar dažniausiai vartojamas siauresne prasme ir reiškia ląstelių, genų, antikūnų ir net daugialąsčių organizmų kopijavimą laboratorijoje. Nelytinio dauginimosi metu gauti egzemplioriai pagal apibrėžimą yra genetiškai vienodi, tačiau jie taip pat gali stebėti paveldimą kintamumą dėl atsitiktinių mutacijų arba sukurti dirbtinai laboratoriniais metodais. Pats terminas „klonas“ kilęs iš graikų kalbos žodžio „klon“, reiškiančio – šakelė, ūglis, stiebas, ir pirmiausia yra susijęs su vegetatyviniu dauginimu. Augalų klonavimas iš auginių, pumpurų ar gumbų Žemdirbystėžinomas tūkstančius metų. Vegetatyvinio dauginimosi ir klonavimo metu genai nepasiskirsto tarp palikuonių, kaip lytinio dauginimosi atveju, o išsaugomi visa apimtimi. Tik gyvūnai skiriasi. Augant gyvūnų ląstelėms, vyksta jų specializacija, tai yra, ląstelės praranda galimybę realizuoti visą genetinę informaciją, įterptą daugelio kartų branduolyje.
Kaip matysime, šis faktas būtinas savidubliavimo ir transkripcijos mechanizmams. Kalbant apie grandinės pagrindų seką, nėra jokių apribojimų: bazės gali atsirasti bet kokia tvarka. Dvi antilygiagrečios ir viena kitą papildančios gijos erdvėje įgauna dešinę spiralinę struktūrą, tarsi jos būtų apvyniotos aplink įsivaizduojamą cilindrą. Turėklus pavaizduos skersinės grandinės ašys, pentozės ir fosfato sekos, sujungtos fosfodiesterio tilteliais. Tarp dviejų bazinių porų „bėgių“, statmenų ašiai, būtų pakopos.
Pagrindinės ląstelės teorijos nuostatos, jos reikšmė
Visi gyvi organizmai susideda iš ląstelių – iš vienos ląstelės (vienaląsčiai organizmai) arba iš daugelio (daugialąsčiai). Ląstelė yra vienas pagrindinių struktūrinių, funkcinių ir dauginančių gyvosios medžiagos elementų; tai elementari gyvoji sistema. Yra neląstelinių organizmų (virusų), tačiau jie gali daugintis tik ląstelėse. Yra organizmų, kurie antrą kartą prarado savo ląstelių struktūrą (kai kurie dumbliai). Ląstelės tyrimo istorija siejama su daugelio mokslininkų vardais. R. Hooke'as pirmasis panaudojo mikroskopą tirti audinius ir ant kamščio bei šeivamedžio šerdies pjūvio pamatė ląsteles, kurias pavadino ląstelėmis. Anthony van Leeuwenhoekas pirmą kartą pamatė 270 kartų padidintus elementus. M. Schleidenas ir T. Schwannas buvo ląstelių teorijos kūrėjai. Jie klaidingai manė, kad kūno ląstelės atsiranda iš pirminės neląstelinės medžiagos. Vėliau R. Virchow suformulavo vieną svarbiausių ląstelių teorijos nuostatų: „Kiekviena ląstelė kyla iš kitos ląstelės...“ Ląstelių teorijos reikšmė mokslo raidoje yra didelė. Tapo akivaizdu, kad ląstelė yra svarbiausia visų gyvų organizmų sudedamoji dalis. Morfologiškai tai yra pagrindinis jų komponentas; ląstelė yra daugialąsčio organizmo embrioninis pagrindas, nes organizmo vystymasis prasideda nuo vienos ląstelės – zigotos; ląstelė – fiziologinių ir biocheminių procesų organizme pagrindas. Ląstelių teorija leido daryti išvadą, kad visų ląstelių cheminė sudėtis yra panaši ir dar kartą patvirtino viso organinio pasaulio vienovę.
Šio tipo išdėstymas, kai pentozės ir fosfatai yra veikiami išorėje, o bazės yra paslėptos dvigubos spiralės viduje, reaguoja į šių molekulių elgesį vandens aplinkoje. Iš esmės pentozė ir fosfatas yra hidrofiliniai, o bazės yra hidrofobinės. Dėl molekulės sukimosi kiekviena bazių pora, palyginti su ankstesne, pasisuka 36º kampu.
Šiuos duomenis gavo Rosalind Franklin ir Maurice'as Wilkinsas, kurie atkreipė į juos Watsono ir Cricko dėmesį, kai jie atliko savo tyrimus. Jų pagalba jie bandė surinkti trimatę molekulinę struktūrą, atitinkančią chemines savybes, vandens elgseną ir šių blokų geometriją bei ankstesnius duomenis. Šios molekulės struktūros supratimas, kuris jau buvo perkeltas į genetinės medžiagos vaidmenį, buvo nuo tada įvykusio pagreitėjusio molekulinės biologijos augimo pasekmė.
Ląstelių dalijimosi pabaigoje kiekviena dukterinė ląstelė gauna porą centriolių. Centrioliai sukelia blakstienas ir žvynelius, mobiliuosius plėtinius, kurie yra kai kurių tipų ląstelėse. Branduolinę membraną palaiko tarpinių skaidulų struktūra – branduolio sluoksnis. Branduolinis apvalkalas turi iš dalies uždarytas poras su baltymų kompleksu, branduoliniu porėtu kompleksu. Per šiuos kompleksus veikia į branduolį patenkančių arba iš citoplazmos išeinančių medžiagų kontrolė. Branduolio viduje yra branduolio sultys, kurios yra skystoji branduolio dalis, lygiavertė citozoliui.
Šiuolaikinė ląstelių teorija apima šias nuostatas:
Ląstelė yra pagrindinis visų gyvų organizmų sandaros ir vystymosi vienetas, mažiausias gyvųjų organizmų vienetas;
Visų vienaląsčių ir daugialąsčių organizmų ląstelės yra panašios (homologinės) savo struktūra, chemine sudėtimi, pagrindinėmis gyvybinės veiklos ir medžiagų apykaitos apraiškomis;
Nukleotidai ir nukleorūgštys. Kai kurios genomo sekos dalys yra genai; kitos dalys yra tarpgeniniai regionai. Genai apima fragmentus, kuriuose yra informacija, skirta baltymui gaminti. . Tačiau genuose yra signalizacijos zonų, kurios nėra transkribuojamos. Jie veikia kaip skyrybos ženklai, žymintys geno pradžią ir pabaigą. Nors šie regionai nėra nukopijuoti, jie yra būtini likusiai geno daliai transkribuoti. Ląstelės reguliuoja savo genų ekspresiją; jie netranskribuoja ir neverčia visų savo genų vienu metu.
Baltymų suformuota matrica arba „pastoliai“ kerta nukleoplazmą ir palaiko chromatiną. Chromatino pluoštai turi skirtingą lenkimo laipsnį, todėl jų struktūra yra kompaktiškesnė. Didžiausias lenkimo laipsnis pasiekiamas ląstelių dalijimosi metu. Tada chromatinas sukelia struktūrų, kurios aiškiai matomos optiniu mikroskopu, chromosomų susidarymą. Kiekvienos rūšies chromosomų skaičius ir tipas yra pastovūs; žmogaus ląstelės turi 46 chromosomas. Branduolys susidaro susiliejus kelioms chromatino kilpoms nukleoplazmos sektoriuje.
Ląstelių dauginimasis vyksta jų dalijimosi būdu, o kiekviena nauja ląstelė susidaro dalijantis pirminei (motininei) ląstelei;
Sudėtinguose daugialąsčiuose organizmuose ląstelės yra specializuotos pagal savo funkciją ir formuoja audinius; audiniai susideda iš organų, kurie yra glaudžiai tarpusavyje susiję ir pavaldūs nervų ir humoralinei reguliavimo sistemoms.
Genome yra sekų, kurios veikia kaip reguliatoriai. Jie yra nekoduojantys regionai, nes jie neneša informacijos kitoms molekulėms gaminti ar transkribuoti, tačiau atlieka genų transkripcijos momento ir greičio reguliavimo funkciją. Norint reguliuoti transkripciją, reguliavimo sekos turi jungtis prie reguliuojančių baltymų, žinomų kaip specifiniai transkripcijos faktoriai. Tarpgeninės sekos yra nekoduojančios sekos.
Jie niekada nėra transkribuojami ir, nors yra įvairių hipotezių apie jų reikšmę, jų funkcija nežinoma. Daugelis iš jų yra perkeliami arba perkeliami elementai, galintys pakeisti padėtį genome. Žmogaus genome jie sudaro apie 50% visos sekos.
Savo ruožtu baltymai iš citozolio kaupiasi branduolyje. Sukonstruoti jie yra nukreipti į citozolį. Branduolys yra labiausiai matoma struktūra ląstelėje tiek dėl savo dydžio, tiek dėl funkcijos. Branduolys yra būtinas ląstelių palaikymui ir dauginimuisi. Jei ląstelė praranda branduolį, ji greitai miršta. Net kai branduolio praradimas yra užprogramuotas kaip brendimo proceso dalis, kaip ir eritrocitų atveju, ląstelė išgyvena labai trumpai ir akivaizdu, kad ji niekada nespėja daugintis.
Kalia ir flagella yra judrūs citoplazmos pailgėjimai, padengti plazmine membrana, randami kai kurių tipų ląstelėse. Kiliya - trumpi ir daug priedų; žvyneliai yra ilgesnio ilgio tęsiniai, kurių vienoje ląstelėje yra vienas ar daugiau. Vienintelės žmogaus kūno ląstelės yra spermatozoidai. Žvyneliai sudaro uodegą, kuri nukreipia spermą į spermą ir į moters lytinius organus. Tačiau kai plauko ląstelės yra audinio dalis, blakstienos naudojamos srovėms aplinkoje generuoti.
Ląstelių teorijos reikšmė mokslo raidoje slypi tai, kad jo dėka tapo aišku, jog ląstelė yra svarbiausia visų gyvų organizmų sudedamoji dalis. Tai pagrindinis jų „statybos“ komponentas, ląstelė yra daugialąsčio organizmo embrioninis pagrindas, nes Organizmo vystymasis prasideda nuo vienos ląstelės – zigotos. Ląstelė yra fiziologinių ir biocheminių procesų organizme pagrindas, nes Galiausiai visi fiziologiniai ir biocheminiai procesai vyksta ląstelių lygiu. Ląstelių teorija leido padaryti išvadą, kad visų ląstelių cheminė sudėtis yra panaši ir dar kartą patvirtino viso organinio pasaulio vienovę. Visi gyvi organizmai susideda iš ląstelių – iš vienos ląstelės (protozojus) arba iš daugelio (daugialąsčių). Ląstelė yra vienas pagrindinių struktūrinių, funkcinių ir dauginančių gyvosios medžiagos elementų; tai elementari gyvoji sistema. Evoliuciškai yra neląstelinių organizmų (virusų), tačiau jie gali daugintis tik ląstelėse. Skirtingos ląstelės skiriasi viena nuo kitos ir struktūra, ir dydžiu (ląstelių dydžiai svyruoja nuo 1 μm iki kelių centimetrų – tai žuvų ir paukščių kiaušinėliai), ir forma (gali būti apvalios kaip eritrocitai, į medžius – kaip neuronai), ir pagal biochemines savybes (pavyzdžiui, ląstelėse, kuriose yra chlorofalo ar bakteriochlorofilo, vyksta fotosintezės procesai, kurie neįmanomi, jei nėra šių pigmentų), ir pagal funkciją (yra lytinės ląstelės – gametos ir somatinės – kūno ląstelės, kurios savo ruožtu yra skirstomi į daugybę skirtingų tipų).
Asmuo pateikia ciliarines ląsteles kvėpavimo takų epitelyje; ten ciliarinis judėjimas sukelia pasislinkimą į gleivių sluoksnio išorę, kur į orą patenkančios dalelės sulaikomos. Kiaušintakiuose ciliarinis judėjimas padeda pritraukti iš kiaušidės išleistą kiaušinėlį į pilvo ertmę. Tačiau blakstienų ir žvynelių struktūra yra tokia pati. Abu yra apsupti plazminės membranos tęsinio, kuris pavadintas aksolemu. Viduje yra aksonema, sudaryta iš mikrotubulių, išsidėsčiusių devyniais periferiniais dubletais ir pora centrinių mikrotubulių.
8. Eukariotinių ląstelių kilmės hipotezės: simbiotinė, invaginacija, klonavimas.Šiuo metu populiariausias simbiotinė hipotezė eukariotinių ląstelių kilmė, pagal kurią eukariotinio tipo ląstelės evoliucijos pagrindas arba ląstelė šeimininkė buvo anaerobinis prokariotas, galintis tik ameboidiškai judėti. Perėjimas prie aerobinio kvėpavimo yra susijęs su mitochondrijų buvimu ląstelėje, kuri įvyko pasikeitus simbiontams – aerobinėms bakterijoms, kurios prasiskverbė į šeimininko ląstelę ir egzistavo kartu su ja.
Kiti baltymai, susiję su mikrotubuliais, padeda jiems išlaikyti šią būdingą organizaciją. Be to, iš kiekvieno periferinio dubleto dvi rankos, suformuotos ciliarinio dyneino, reguliariais intervalais išsikiša baltymą, susijusį su anksčiau minėtu citoplazminiu dyneinu, veikiančiu kaip motorinis baltymas. Blakstienų arba žvynelių apačioje yra bazinis kūnas, sudarytas iš devynių kiaušintakių trynukų. Jo struktūra žinoma kaip 9 0. Bazinio kūno struktūra lygi centriolės struktūrai.
Centrioliai ir baziniai kūnai gali būti kilę vienas iš kito. Kilia ir flagella auga iš bazinio kūno. Genetinės informacijos prigimtis ir srautas. Nukleotidas susidaro susijungus iš trijų molekulių: azoto bazės, pentozės ir fosforo rūgšties. Nukleotidai priklauso dviem skirtingoms grupėms, priklausomai nuo juose esančios pentozės tipo: tie, kuriuose yra ribozės, yra ribonukleotidai, o tie, kuriuose yra dezoksiribozės, yra dezoksiribonukleotidai. Savo ruožtu yra dvi azotinių bazių grupės: purinai, sudaryti iš dviejų anglies ir azoto žiedų, ir pirimidai, mažesni už ankstesnius, nes jie susideda iš vieno žiedo.
Panaši kilmė siūloma ir žvyneliams, kurių protėviai buvo bakterijų simbiontai, turintys žvynelį ir primenantys šiuolaikines spirochetas. Žvynelinės ląstelės įgijimas kartu su aktyvaus judėjimo būdo išsivystymu turėjo svarbią bendros tvarkos pasekmę. Daroma prielaida, kad baziniai kūnai, aprūpinti žvyneliais, gali išsivystyti į centrioles, atsiradus mitozės mechanizmui.
Purino bazės yra adeninas ir guaninas, o pirimidikai yra citozinas, timinas ir uracilas. Azoto bazės ir pentozės derinys sudaro nukleozidą. Į tai galite pridėti 1, 2 arba 3 fosforo rūgšties molekules. Tokiu būdu gaunami nukleotidai, kurie vadinami nukleozidiniu monofosfatu, difosfatu arba trifosfatu.
Visi dalyvaujantys junginiai susidaro kondensacijos reakcijų metu. Fosfatai yra sujungti anhidridinėmis jungtimis. Anhidridinio tipo ryšiai tarp fosfatų grupių yra didelės energijos tipo. Jie taip pavadinti, nes sukaupia daugiau energijos nei kiti kovalentiniai ryšiai. Taip yra todėl, kad fosfatų grupės linkusios paaukoti protonus, įgydamos neigiamus krūvius, kurie atstumia viena kitą; todėl norint prie jų prisijungti, reikia įveikti atstumiamąją jėgą, tai yra atiduoti daugiau energijos.
Žaliųjų augalų gebėjimas fotosintezuoti yra dėl to, kad jų ląstelėse yra chloroplastų. Simbiotinės hipotezės šalininkai mano, kad prokariotiniai melsvadumbliai buvo ląstelės-šeimininkės, sukėlusios chloroplastus, simbiontai.
Tvirtas argumentas už simbiozinis Mitochondrijų, centriolių ir chloroplastų kilmė yra ta, kad šios organelės turi savo DNR. Tuo pačiu metu baltymai bacilinas ir tubulinas, sudarantys atitinkamai šiuolaikinių prokariotų ir eukariotų žvynelius ir blakstienas, turi skirtingą struktūrą.
Ir atvirkščiai, kai šie ryšiai hidrolizuojami, išsiskiria energija. Dėl didelės energijos jungčių nukleozidų difosfatas ir trifosfatas naudojami kaip energijos pasiuntiniai: jie kaupia arba suteikia tam tikrą energijos kiekį, susidarant arba hidrolizuojant vieną ryšį.
Laisvieji nukleotidai yra ne tik energijos tarpiniai produktai, kuriuos daugiausia atlieka adenino ribonukleotidai, bet ir kofermentų komponentai; kaip tokie, jie jungiasi su tam tikrais fermentais, kurių veiklai jie yra būtini. Tačiau nukleotidų funkcija, kuri bus skirta šiame skyriuje, yra ta, kad jie veikia kaip nukleorūgščių monomerai. Ribonukleotidai polimerizuojasi vienas su kitu, sudarydami ribonukleino rūgštį, o dezoksiribonukleotidai polimerizuojasi sudarydami dezoksiribonukleorūgštį.
Pagrindinis ir sunkiai atsakomas klausimas yra branduolio kilmės klausimas. Manoma, kad jis taip pat gali būti suformuotas iš prokariotinio simbionto. Branduolinės DNR kiekio padidėjimas, daug kartų didesnis nei šiuolaikinėje eukariotų ląstelėje, jo kiekis mitochondrijose arba chloroplaste, matyt, įvyko palaipsniui, perkeliant genų grupes iš simbiontų genomų. Tačiau negalima atmesti galimybės, kad branduolinis genomas susidarė išplečiant ląstelės šeimininkės genomą (nedalyvaujant simbiontams).
Polimerizacijos reakcijai reikia, kad substratai būtų nukleotidų trifosfatai. Tačiau kai tarp dviejų nukleotidų susidaro ryšys, grandinėje esantis nukleotidas praranda du išorinius fosfatus. Taigi, kai susidaro polimerai, jie susideda iš monofosfato nukleotidų grandinių.
Nukleotidai yra sujungti vienas su kitu fosfodiesterio ryšiais. Šios jungtys susidaro reaguojant hidroksilui, prijungtam prie anglies pirmojo nukleotido ribozės 3 padėtyje, su fosfato grupe, prijungta prie anglies įeinančio nukleotido 5 padėtyje. Todėl du grandinės galai yra skirtingi: pirmasis grandinės nukleotidas turi laisvą fosfato grupę 5' padėtyje, o paskutinis turi laisvą hidroksilo grupę 3' padėtyje.
Pagal invaginacijos hipotezė, eukariotinės ląstelės protėvių forma buvo aerobinis prokariotas. Tokios ląstelės šeimininkės viduje vienu metu buvo išsidėstę keli genomai, iš pradžių prijungti prie ląstelės membranos. Organelės, turinčios DNR, taip pat branduolį, atsirado invaginuojant ir surišant membranos dalis, o po to seka funkcinė specializacija į branduolį, mitochondrijas ir chloroplastus. Tolesnės evoliucijos procese branduolinis genomas tapo sudėtingesnis, atsirado citoplazminių membranų sistema.
Jie yra citoplazmoje. Deoksiribonukleorūgštis. Tos pačios grandinės nukleotidai yra sujungti fosfodiesterio tilteliais. Be to, abi grandinės susiduria su savo bazėmis, kurios tarp jų sukuria vandenilio tiltus. Bazių poros, kurios susidaro susidūrus grandinėms, to nedaro atsitiktinai, bet visada turi porą piriko ir pirimidiko bazių; konkrečiau: adeninas su timinu ir citozinas su guaninu. Šis specifinis poravimas atsiranda dėl dviejų priežasčių: dėl sterinio uždarymo ir dėl bazinės sudėties.
Invaginacijos hipotezė gerai paaiškina branduolio, mitochondrijų, chloroplastų, dviejų membranų buvimą apvalkaluose. Tačiau jis negali atsakyti į klausimą, kodėl baltymų biosintezė chloroplastuose ir mitochondrijose tiksliai atitinka šiuolaikinių prokariotinių ląstelių biosintezę, bet skiriasi nuo baltymų biosintezės eukariotinės ląstelės citoplazmoje.
Pridėjus pirimido bazę, bazių poros ir visos molekulės plotis yra pastovus. Tai daro struktūrą stabilesnę. Be to, ir adeninas, ir timinas, iš vienos pusės, ir citozinas bei guaninas, kita vertus, turi pakaitų atitinkamose vandenilinio ryšio vietose. Tarp adenino ir timino susidaro dvi vandenilinės jungtys, o tarp citozino ir guanino – trys vandenilio ryšiai. Ši bazės papildomumo taisyklė nurodo, kad pagrindinė grandinės sudėtis yra visiškai pavaldus kitos grandinės, sudarančios molekulę, sudėtį; abi grandinės yra viena kitą papildančios.
Klonavimas. Biologijoje būdas gauti kelis identiškus organizmus nelytinio (įskaitant vegetatyvinio) dauginimosi būdu. Taip milijonus metų gamtoje dauginasi daugybė augalų ir kai kurių gyvūnų rūšių. Tačiau terminas „klonavimas“ dabar dažniausiai vartojamas siauresne prasme ir reiškia ląstelių, genų, antikūnų ir net daugialąsčių organizmų kopijavimą laboratorijoje. Nelytinio dauginimosi metu gauti egzemplioriai pagal apibrėžimą yra genetiškai vienodi, tačiau jie taip pat gali stebėti paveldimą kintamumą dėl atsitiktinių mutacijų arba sukurti dirbtinai laboratoriniais metodais. Pats terminas „klonas“ kilęs iš graikų kalbos žodžio „klon“, reiškiančio – šakelė, ūglis, stiebas, ir pirmiausia yra susijęs su vegetatyviniu dauginimu. Augalų klonavimas iš auginių, pumpurų ar gumbų žemės ūkyje buvo žinomas tūkstančius metų. Vegetatyvinio dauginimosi ir klonavimo metu genai nepasiskirsto tarp palikuonių, kaip lytinio dauginimosi atveju, o išsaugomi visa apimtimi. Tik gyvūnai skiriasi. Augant gyvūnų ląstelėms, vyksta jų specializacija, tai yra, ląstelės praranda galimybę realizuoti visą genetinę informaciją, įterptą daugelio kartų branduolyje.