Związki organiczne stanowią średnio 20-30% masy komórek żywego organizmu. Należą do nich biologiczne polimery - białka, kwasy nukleinowe i węglowodany, a także tłuszcze oraz szereg małych cząsteczek - hormony, pigmenty, ATP i wiele innych.

W Różne rodzaje komórki zawierają różne liczby związki organiczne. Komórki roślinne są zdominowane przez złożone węglowodany- polisacharydy, u zwierząt - więcej białek i tłuszczów. Jednak każda z grup substancji organicznych w dowolnym typie komórki pełni podobne funkcje.

lipidy - tzw. tłuszcze i substancje tłuszczopodobne (lipidy). Zawarte tu substancje charakteryzują się rozpuszczalnością w rozpuszczalnikach organicznych oraz nierozpuszczalnością (względną) w wodzie.

Rozróżnij tłuszcze roślinne, które mają płynną konsystencję w temperaturze pokojowej i zwierzęta - stałe.

Funkcje lipidów:

Strukturalne - fosfolipidy są częścią błon komórkowych;

Przechowywanie - tłuszcze gromadzą się w komórkach kręgowców;

Energia - jedna trzecia energii zużywanej przez komórki kręgowców w stanie spoczynku powstaje w wyniku utleniania tłuszczów, które są również wykorzystywane jako źródło wody;

Ochronny - tłuszcz podskórny warstwa nova chroni ciało przed uszkodzeniami mechanicznymi;

Izolacja termiczna - tłuszcz podskórny pomaga utrzymać ciepło;

Izolacja elektryczna - mielina, wydzielana przez komórki Schwanna, izoluje niektóre neurony, co wielokrotnie przyspiesza przekazywanie impulsów nerwowych;

Pożywne - kwasy żółciowe i witamina D powstają ze steroidów;

Natłuszczające - woski pokrywają skórę, wełnę, pióra zwierząt i chronią je przed wodą; liście wielu roślin pokryte są woskowym nalotem; wosk jest używany przez pszczoły do ​​budowy plastrów miodu;

Hormonalny - hormon nadnerczy - kortyzon i hormony płciowe mają charakter lipidowy, ich cząsteczki nie zawierają Kwasy tłuszczowe.

Podczas rozkładania 1 g tłuszczu uwalniane jest 38,9 kJ energii.

Węglowodany

Węglowodany składają się z węgla, wodoru i tlenu. Istnieją następujące węglowodany. Przy rozszczepianiu 1 g substancji uwalniane jest 17,6 kJ energii.

Monosacharydy, czyli węglowodany proste, które w zależności od zawartości atomów węgla nazywane są triozą, pentozą, heksozą itp. Pentozy - ryboza i dezoksyryboza - wchodzą w skład DNA i RNA. Heksoza - glukoza - służy jako główne źródło energii w komórce.

Polisacharydy- polimery, których monomerami są monosacharydy heksozowe. Najbardziej znanymi disacharydami (dwa monomery) są sacharoza i laktoza. Najważniejszymi polisacharydami są skrobia i glikogen, które służą jako substancje rezerwowe dla komórek roślinnych i zwierzęcych, a także celuloza, najważniejszy składnik strukturalny komórek roślinnych.

Rośliny mają większą różnorodność węglowodanów niż zwierzęta, ponieważ są w stanie syntetyzować je w świetle podczas fotosyntezy. Najważniejsze funkcje węglowodanów w komórce: energetyczne, strukturalne i magazynowe.

Rola energetyczna polega na tym, że węglowodany służą jako źródło energii w komórkach roślinnych i zwierzęcych; strukturalny – ściana komórkowa roślin składa się prawie wyłącznie z polisacharydu celulozy; przechowywanie - skrobia służy jako produkt rezerwowy roślin. Gromadzi się w procesie fotosyntezy w okresie wegetacji iw wielu roślinach odkłada się w bulwach, cebulach itp. W komórkach zwierzęcych rolę tę pełni glikogen, który odkłada się głównie w wątrobie.

Wiewiórki

Wśród materia organiczna białka komórkowe zajmują pierwsze miejsce, zarówno pod względem ilości, jak i wartości. U zwierząt stanowią one około 50% suchej masy komórki. W ludzkim ciele istnieje około 5 milionów rodzajów cząsteczek białek, które różnią się nie tylko od siebie, ale także od białek innych organizmów. Pomimo takiej różnorodności i złożoności budowy, białka zbudowane są z zaledwie 20 różnych aminokwasów. Część białek tworzących komórki narządów i tkanek, a także aminokwasy, które dostają się do organizmu, ale nie są wykorzystywane w syntezie białek, ulegają rozpadowi z uwolnieniem 17,6 kJ energii na 1 g substancji.

Białka pełnią w organizmie wiele różnych funkcji: budulcowe (są częścią różnych formacji strukturalnych); ochronne (specjalne białka - przeciwciała - są w stanie wiązać i neutralizować mikroorganizmy i obce białka) itp. Ponadto białka biorą udział w krzepnięciu krwi, zapobieganiu ciężkiemu krwawieniu, pełnią funkcje regulacyjne, sygnalizacyjne, motoryczne, energetyczne, transportowe (przenoszenie niektórych substancji w organizmie).

Funkcja katalityczna białek ma wyjątkowe znaczenie. Termin „kataliza” oznacza „rozpętanie”, „wyzwolenie”. Substancje zaliczane do katalizatorów przyspieszają przemiany chemiczne, a skład samych katalizatorów po reakcji pozostaje taki sam jak przed reakcją.

Enzymy

Wszystkie enzymy pełniące rolę katalizatorów są substancjami o charakterze białkowym, przyspieszają reakcje chemiczne zachodzące w komórce dziesiątki i setki tysięcy razy. O aktywności katalitycznej enzymu decyduje nie cała jego cząsteczka, ale tylko niewielka jej część - centrum aktywne, którego działanie jest bardzo specyficzne. W jednej cząsteczce enzymu może znajdować się kilka centrów aktywnych.

Niektóre cząsteczki enzymów mogą składać się tylko z białka (na przykład pepsyny) - jednoskładnikowego lub prostego; inne zawierają dwa składniki: białko (apoenzym) i małą cząsteczkę organiczną - koenzym. Ustalono, że witaminy działają jako koenzymy w komórce. Jeśli weźmiemy pod uwagę, że żadna reakcja w komórce nie może odbyć się bez udziału enzymów, staje się oczywiste, że niezbędny, które posiadają witaminy dla prawidłowego funkcjonowania komórki i całego organizmu. Brak witamin zmniejsza aktywność tych enzymów, w których są zawarte.

Aktywność enzymów jest bezpośrednio zależna od działania szeregu czynników: temperatury, kwasowości (pH środowiska), a także stężenia cząsteczek substratu (substancji, na którą działają), samych enzymów i koenzymów (witamin i inne substancje tworzące koenzymy).

Stymulowanie lub hamowanie jednego lub drugiego procesu enzymatycznego może być działaniem różnych biologicznie substancje czynne, takich jak: hormony, leki, stymulatory wzrostu roślin, substancje toksyczne itp.

witaminy

witaminy - biologicznie aktywne substancje organiczne o małej masie cząsteczkowej - biorą udział w metabolizmie i przemianach energetycznych w większości przypadków jako składniki enzymów.

Dzienne zapotrzebowanie człowieka na witaminy to miligramy, a nawet mikrogramy. Znanych jest ponad 20 różnych witamin.

Źródłem witamin dla człowieka jest żywność, głównie pochodzenia roślinnego, w niektórych przypadkach – zwierzęcego (witamina D, A). Niektóre witaminy są syntetyzowane w organizmie człowieka.

Brak witamin powoduje chorobę - hipowitaminozę, ich całkowity brak - beri-beri, a nadmiar - hiperwitaminozę.

Hormony

Hormony - substancje wytwarzane przez gruczoły dokrewne i niektóre komórki nerwowe - neurohormony. Hormony mogą być włączane w reakcje biochemiczne, regulując procesy metaboliczne (metabolizm i energię).

Charakterystycznymi cechami hormonów są: 1) wysoka aktywność biologiczna; 2) wysoka specyficzność (sygnały hormonalne w „komórkach docelowych”); 3) oddalenie działania (przenoszenie hormonów przez krew na odległość do komórek docelowych); 4) stosunkowo krótki czas przebywania w organizmie (kilka minut lub godzin).

Kwasy nukleinowe

Istnieją 2 rodzaje kwasów nukleinowych: DNA (kwas dezoksyrybonukleinowy) i RNA (kwas rybonukleinowy).

ATP - kwas adenozynotrójfosforowy, nukleotyd składający się z zasady azotowej adeniny, węglowodanu rybozy i trzech cząsteczek kwasu fosforowego.

Struktura jest niestabilna, pod wpływem enzymów przechodzi do ADP - kwasu adenozynodifosforowego (odszczepia się jedna cząsteczka kwasu fosforowego) z uwolnieniem energii 40 kJ. ATP jest jedynym źródłem energii dla wszystkich reakcji komórkowych.

Cechy budowy chemicznej kwasów nukleinowych dają możliwość przechowywania, przekazywania i dziedziczenia komórkom potomnym informacji o budowie cząsteczek białek, które są syntetyzowane w każdej tkance na pewnym etapie indywidualnego rozwoju.

Kwasy nukleinowe zapewniają stabilne zachowanie informacji dziedzicznej i kontrolują tworzenie odpowiednich białek enzymatycznych, a białka enzymatyczne określają główne cechy metabolizmu komórkowego.

Związki organiczne w komórce zawierają białka, węglowodany, tłuszcze, kwasy nukleinowe, substancje tłuszczopodobne (lipidy) itp. Tak więc różnice między żywymi i nieożywionymi pod względem chemicznym są już widoczne Poziom molekularny.

Wiewiórki. Spośród wszystkich substancji organicznych w komórce wiodącą rolę odgrywają białka. Białka są polimerami, ich jednostkami składowymi (monomerami) są aminokwasy. Udział białek w komórce stanowi 50-80% suchej masy. Każdy aminokwas składa się z karboksylu (COOH), grupy aminowej (NH2) i rodnika (R).

Rola biologiczna białek w komórce i we wszystkich procesach życiowych jest bardzo wysoka. Na pierwszym miejscu jest ich funkcja katalityczna. Wszystkie biokatalizatory (tzw enzymy Lub enzymy) - substancje o charakterze białkowym. Każda reakcja chemiczna jest napędzana przez własny biokatalizator.

funkcja budynku białek ogranicza się do ich udziału w tworzeniu wszystkich organelli komórkowych i błon. Następną funkcją białka jest sygnał.

funkcja skurczowa białko polega na tym, że wszystkie rodzaje reakcji motorycznych komórki są przeprowadzane przez specjalne białka kurczliwe

funkcja transportowa białek wyraża się w zdolności określonych białek krwi do odwracalnego łączenia się z substancjami organicznymi i nieorganicznymi oraz dostarczania ich do organizmu różne narządy i tkaniny.

Białka działają i funkcja ochronna. W odpowiedzi na przenikanie do niego obcych substancji w organizmie powstają przeciwciała - specjalne białka, które neutralizują i neutralizują obce białka.
Białka mogą służyć Źródło energii. Rozszczepiając się w komórce na aminokwasy i dalej na końcowe produkty rozpadu - dwutlenek węgla, wodę i substancje zawierające azot, uwalniają energię niezbędną do wielu procesów życiowych w komórce.

Węglowodany występują zarówno w komórkach zwierzęcych, jak i roślinnych, aw tych ostatnich jest ich znacznie więcej - do 80% suchej masy. Węglowodany biorą udział w budowie wielu struktur komórkowych - ściany komórkowej roślin, aw złożonych połączeniach z białkami są częścią kości, chrząstek, więzadeł, ścięgien.Ponadto węglowodany służą jako źródło energii, która jest zużywana na ruch komórek, wydzielanie, syntezę białek i wszelkie inne formy aktywności komórkowej.

Tłuszcze są związkiem trójwodorotlenowego alkoholu glicerolu z kwasami tłuszczowymi. Ich zawartość w komórkach wynosi 5-15% suchej masy, aw niektórych komórkach nawet do 90%.

Kwasy nukleinowe są związkami organicznymi o dużej masie cząsteczkowej z pierwszorzędowymi znaczenie biologiczne. Kwasy nukleinowe przechowują i przekazują informacje dziedziczne.

Bilet 6

Prokarionty i eukarionty

Wszystkie organizmy, które mają struktura komórkowa, dzielą się na dwie grupy: przedjądrowe (prokarioty) i jądrowe (eukarioty).

Komórki prokariotyczne, do których należą bakterie, w przeciwieństwie do eukariontów, mają stosunkowo prostą budowę. Komórka prokariotyczna nie ma zorganizowanego jądra, zawiera tylko jeden chromosom, który nie jest oddzielony od reszty komórki błoną, ale leży bezpośrednio w cytoplazmie. Jednak zawiera również wszystkie dziedziczne informacje o komórce bakteryjnej.

Cytoplazma prokariotów w porównaniu z cytoplazmą komórek eukariotycznych jest znacznie uboższa pod względem składu struktur. Istnieje wiele mniejszych rybosomów niż w komórkach eukariotycznych. Funkcjonalną rolę mitochondriów i chloroplastów w komórkach prokariotycznych pełnią specjalne, raczej po prostu zorganizowane fałdy błonowe.

Komórki prokariotyczne, jak również komórki eukariotyczne, pokryty błoną plazmatyczną, na której znajduje się błona komórkowa lub kapsułka śluzowa. Pomimo swojej względnej prostoty, prokarionty są typowymi niezależnymi komórkami.

Komórka roślinna charakteryzuje się obecnością różnych plastydów, dużych centralna wakuola, który czasami wypycha rdzeń na peryferie, a także znajduje się na zewnątrz błona plazmatycznaściana komórkowa zbudowana z celulozy. W klatkach Wyższe rośliny w centrum komórki brakuje centrioli występującej tylko w algach. Rezerwowym węglowodanem odżywczym w komórkach roślinnych jest skrobia.

W komórkach przedstawicieli królestwa grzybów ściana komórkowa składa się zwykle z chityny - substancji, z której powstają egzoszkielet zwierzęta stawonogów. Jest centralna wakuola, bez plastydów. Tylko niektóre grzyby mają centriolę w centrum komórki. Węglowodanem magazynującym w komórkach grzybów jest glikogen.

W komórkach zwierzęcych nie ma gęstej ściany komórkowej ani plastydów. Nie w klatka dla zwierząt i centralnej wakuoli. Centriola jest charakterystyczna dla ośrodek komórkowy komórki zwierzęce. Glikogen jest również rezerwowym węglowodanem w komórkach zwierzęcych.

Współczesna teoria komórek obejmuje następujące główne postanowienia:

1. Komórka - podstawowa jednostka budowy i rozwoju wszystkich żywych organizmów, najmniejsza jednostka życia.

2. W złożonych organizmach wielokomórkowych komórki są zróżnicowane w zależności od ich funkcji i tworzą tkanki; tkanki składają się z narządów, które są ze sobą ściśle połączone i podlegają nerwowym i humoralnym systemom regulacji.

3. Komórki wszystkich jednokomórkowych i Organizmy wielokomórkowe homologiczne pod względem struktury, składu chemicznego, podstawowych przejawów aktywności życiowej i metabolizmu.

4. Powielanie komórek następuje poprzez ich podział. Przepisy dotyczące ciągłości genetycznej dotyczą nie tylko komórki jako całości, ale także niektórych jej mniejszych składników – genów i chromosomów, a także mechanizm genetyczny co zapewnia przekazanie substancji dziedzicznej następnemu pokoleniu.

5. Organizm wielokomórkowy jest nowy system, złożony zespół wielu komórek, połączonych i zintegrowanych w system tkanek i narządów, połączonych ze sobą za pomocą czynników chemicznych, humoralnych i nerwowych (regulacja molekularna).

6. Komórki wielokomórkowych totipotentów, to znaczy posiadają moce genetyczne wszystkich komórek dany organizm, są równoważne w informacji genetycznej, ale różnią się od siebie odmienną ekspresją (pracą) różnych genów, co prowadzi do ich zróżnicowania morfologicznego i funkcjonalnego - do zróżnicowania.

XVII-wieczni badacze, którzy wykazali powszechność „struktury komórkowej” roślin, nie docenili znaczenia odkrycia komórki. Wyobrażali sobie komórki jako puste przestrzenie w ciągłej masie tkanek roślinnych. Grew uważał ściany komórkowe za włókna, dlatego wprowadził termin „tkanka”, analogicznie do tkaniny tekstylnej. Badania mikroskopijna struktura narządów zwierzęcych miały charakter losowy i nie dostarczały żadnej wiedzy na temat ich struktury komórkowej.

W XVIII wieku podjęto pierwsze próby porównania mikrostruktury komórek roślinnych i zwierzęcych. KF Wolf w swojej Teorii generowania (1759) próbuje porównać rozwój mikroskopijnej struktury roślin i zwierząt. Według Wolfa zarodek zarówno u roślin, jak iu zwierząt rozwija się z pozbawionej struktury substancji, w której ruch tworzą kanały (naczynia) i puste przestrzenie (komórki). Fakty przytoczone przez Wolffa zostały przez niego błędnie zinterpretowane i nie dodały nowej wiedzy do tego, co było znane siedemnastowiecznym mikroskopistom. Jednak idee teoretyczne w dużej mierze wyprzedzały idee przyszłej teorii komórek.

W pierwszej ćwierci XIX wieku nastąpiło znaczne pogłębienie wyobrażeń o budowie komórkowej roślin, co wiąże się ze znacznymi udoskonaleniami w konstrukcji mikroskopu (w szczególności stworzeniem soczewek achromatycznych).

Link i Moldenhower ustalają, że komórki roślinne mają niezależne ściany. Okazuje się, że komórka jest rodzajem morfologicznie izolowanej struktury. W 1831 roku Mol udowodnił, że nawet pozornie niekomórkowe struktury roślinne, takie jak warstwy wodonośne, rozwijają się z komórek.

Meyen w „Fitotomii” (1830) opisuje komórki roślinne, które „są albo pojedyncze, tak że każda komórka jest oddzielną jednostką, jak to ma miejsce w algach i grzybach, albo, tworząc bardziej zorganizowane rośliny, łączą się w mniej lub bardziej znaczące masy”. Meyen podkreśla niezależność metabolizmu każdej komórki.

W 1831 roku Robert Brown opisuje jądro i sugeruje, że jest ono integralną częścią komórki roślinnej.

Współczesna teoria komórkowa wywodzi się z faktu, że struktura komórkowa jest główną formą istnienia życia, nieodłączną zarówno dla roślin, jak i zwierząt. Ulepszenie struktury komórkowej było głównym kierunkiem rozwoju ewolucyjnego zarówno roślin, jak i zwierząt, a struktura komórkowa była mocno zakorzeniona w większości współczesnych organizmów.

Jednocześnie dogmatyczny i metodologiczny błędne pozycje teoria komórki:

• Struktura komórkowa jest główną, ale nie jedyną formą istnienia życia. Był okres w rozwoju świata organicznego, kiedy nie było oddzielenia karioplazmy w postaci morfologicznie wyrażonego jądra; różne formy struktury przedkomórkowe występują w niektórych organizmach (bakteriofagi, wirusy, krętki, różne grupy bakterie i niebieskozielone).
• Teoria komórkowa uważała organizm za sumę komórek i rozpuszczała życiowe przejawy organizmu w sumie przejawów życiowych jego komórek składowych. To zignorowało integralność organizmu, wzorce całości zostały zastąpione sumą części.
• Uznanie komórki za uniwersalną element konstrukcyjny, teoria komórkowa uważała komórki tkankowe i gamety, protisty i blastomery za całkowicie homologiczne struktury. Możliwość zastosowania koncepcji komórki do protistów jest kwestią dyskusyjną w nauce o komórkach. W komórki tkanki, komórki płciowe, protisty, wspólne organizacja komórkowa, wyrażone w morfologicznej izolacji karioplazmy w postaci jądra, jednak struktur tych nie można uznać za jakościowo równoważne, biorąc wszystkie ich specyficzne cechy poza pojęcie „komórki”.

Wstęp.

Komórka jest podstawową jednostką życia na Ziemi. Posiada wszystkie cechy żywego organizmu: rośnie, rozmnaża się, wymienia substancje i energię z otoczeniem, reaguje na bodźce zewnętrzne.

Początek ewolucja biologiczna związane z pojawieniem się na Ziemi formy komórkoweżycie.

Jednokomórkowe organizmy to komórki, które istnieją oddzielnie od siebie. Ciało wszystkich wielokomórkowców – zwierząt i roślin – zbudowane jest z mniej lub bardziej komórek, które są swego rodzaju cegiełkami, które składają się na złożony organizm. Niezależnie od tego, czy komórka jest kompletna żyjący system – indywidualny organizm lub jest tylko jej częścią, posiada zestaw cech i właściwości wspólnych dla wszystkich komórek.

Cel: badanie elementarnej jednostki budowy organizmów żywych - komórki.

Główne cele:

ü Zapoznanie się z nieorganicznymi i organicznymi substancjami komórki.

ü Rozważ metabolizm i przemianę energii w komórce.

ü Eksploruj teoria komórki struktury organizmów.

1. Skład chemiczny komórki.

Około 60 pierwiastków znalezionych w komórkach układ okresowy Mendelejewa, które występują również w przyrodzie nieożywionej. Jest to jeden z dowodów wspólności życia i życia przyroda nieożywiona. Wodór, tlen, węgiel i azot występują najczęściej w organizmach żywych, stanowiąc około 98% masy komórek. Wynika to z charakterystyki właściwości chemiczne wodór, tlen, węgiel i azot, w wyniku czego okazały się najbardziej odpowiednie do tworzenia cząsteczek wykonujących funkcje biologiczne. Te cztery pierwiastki są w stanie tworzyć bardzo silne wiązania kowalencyjne poprzez parowanie elektronów należących do dwóch atomów. Atomy węgla związane kowalencyjnie mogą tworzyć szkielety niezliczonych różnych cząsteczek organicznych. Ponieważ atomy węgla z łatwością tworzą wiązania kowalencyjne z tlenem, wodorem, azotem, a także z siarką, cząsteczki organiczne osiągają wyjątkową złożoność i różnorodność budowy.

Oprócz czterech głównych pierwiastków komórka zawiera żelazo, potas, sód, wapń, magnez, chlor, fosfor i siarkę w zauważalnych ilościach (10 i 100 części procenta). Wszystkie inne pierwiastki (cynk, miedź, jod, fluor, kobalt, mangan itp.) znajdują się w komórce w bardzo małych ilościach i dlatego nazywane są mikroelementami.

Pierwiastki chemiczne są częścią związków nieorganicznych i organicznych. Związki nieorganiczne obejmują wodę, sole mineralne, dwutlenek węgla, kwasy i zasady. Związki organiczne to białka, kwasy nukleinowe, węglowodany, tłuszcze (lipidy) i lipoidy. Oprócz tlenu, wodoru, węgla i azotu w ich skład mogą wchodzić inne pierwiastki. Niektóre białka zawierają siarkę. Fosfor jest składnikiem kwasów nukleinowych. Cząsteczka hemoglobiny zawiera żelazo, magnez bierze udział w budowie cząsteczki chlorofilu. Pierwiastki śladowe, pomimo niezwykle niska zawartość w żywych organizmach ważna rola w procesach życiowych. Jod jest częścią hormonu Tarczyca- tyroksyna, kobalt - w składzie witamina B 12. hormon wyspiarskiej części trzustki – insulina – zawiera cynk. U niektórych ryb miejsce żelaza w cząsteczkach pigmentów przenoszących tlen zajmuje miedź.

1.1. substancje nieorganiczne.

1.1.1. Woda.

H 2 O jest najpowszechniejszym związkiem występującym w organizmach żywych. Jego zawartość w różne komórki waha się w dość szerokim zakresie: od 10% w szkliwie zębów do 98% w ciele meduzy, ale średnio stanowi około 80% masy ciała. Niezwykle ważna rola wody w zapewnieniu procesów życiowych wynika z jej obecności fizyczne i chemiczne właściwości. Polarność cząsteczek i zdolność do tworzenia wiązań wodorowych sprawiają, że woda jest dobrym rozpuszczalnikiem ogromna ilość Substancje. Większość reakcje chemiczne zachodzące w komórce mogą zachodzić tylko w roztworze wodnym. Woda bierze również udział w wielu przemianach chemicznych.

Łączna wiązania wodorowe między cząsteczkami wody zmieniają się wraz z t°. W t° topnienia lodu około 15% wiązań wodorowych ulega zniszczeniu, w t° 40°С, połowa. Po przejściu do stanu gazowego wszystkie wiązania wodorowe ulegają zniszczeniu. To wyjaśnia wysoką ciepło właściwe woda. Podczas zmiany t° otoczenie zewnętrzne woda pochłania lub oddaje ciepło w wyniku zrywania lub tworzenia się nowych wiązań wodorowych. W ten sposób fluktuacje t° wewnątrz komórki są mniejsze niż w środowisko. Podstawą jest wysokie ciepło parowania skuteczny mechanizm Wymiana ciepła w roślinach i zwierzętach.

Woda jako rozpuszczalnik bierze udział w zjawiskach osmozy, która odgrywa ważną rolę w czynności życiowej komórek organizmu. Osmoza odnosi się do przenikania cząsteczek rozpuszczalnika przez półprzepuszczalną membranę do roztworu substancji. Membrany półprzepuszczalne to membrany, które przepuszczają cząsteczki rozpuszczalnika, ale nie przepuszczają cząsteczek (lub jonów) substancji rozpuszczonej. Dlatego osmoza to jednokierunkowa dyfuzja cząsteczek wody w kierunku roztworu.

Związki w komórce zawierają białka, węglowodany, tłuszcze, kwasy nukleinowe, substancje tłuszczopodobne (lipidy) itp. Tak więc różnice między żywymi i nieożywionymi pod względem chemicznym przejawiają się już na poziomie molekularnym. Wiewiórki. Spośród wszystkich substancji organicznych w komórce wiodącą rolę odgrywają białka. Białka są polimerami, ich jednostkami składowymi (monomerami) są aminokwasy. O proporcjach białek w...

Dowód na teoretyczną możliwość odrodzenia - normalizacja komórki nowotworowe. Zauważono, że wraz z wprowadzeniem pewnych substancji (kwas masłowy, sulfotlenek dimetylu, witamina A itp.) do hodowli komórek nowotworowych komórki, zgodnie z niektórymi cechami biochemicznymi, upodabniały się do normalnych komórek, jednak gdy substancje te były usunięte, komórki ponownie nabrały cech guza. Beatrice...

W replikacji i dystrybucji informacji dziedzicznej między komórkami potomnymi, aw konsekwencji w regulacji podziału komórek i rozwoju organizmu. Metabolizm i przemiana energii w komórce. Wszystkie żywe organizmy na ziemi są systemy otwarte zdolne do aktywnego organizowania przepływu energii i materii z zewnątrz. Energia jest potrzebna do...

Komórka

Z punktu widzenia koncepcji systemów żywych według A. Lehningera.

Żywa komórka to izotermiczny układ cząsteczek organicznych zdolnych do samoregulacji i samoreprodukcji, wydobywający energię i zasoby ze środowiska.

płynie w komórce duża liczba sekwencyjne reakcje, których szybkość jest regulowana przez samą komórkę.

Komórka utrzymuje się w stacjonarnym stanie dynamicznym, z dala od równowagi z otoczeniem.

Ogniwa działają na zasadzie minimalnego zużycia komponentów i procesów.

To. komórka to elementarny żywy system otwarty, zdolny do niezależnego istnienia, reprodukcji i rozwoju. Jest to elementarna jednostka strukturalna i funkcjonalna wszystkich żywych organizmów.

Skład chemiczny komórek.

Spośród 110 pierwiastków układu okresowego Mendelejewa 86 było trwale obecnych w ludzkim ciele. 25 z nich jest niezbędnych do normalnego życia, 18 z nich jest absolutnie niezbędnych, a 7 jest użytecznych. Zgodnie z procentem w komórce pierwiastki chemiczne dzielą się na trzy grupy:

Makroelementy Główne pierwiastki (organogeny) to wodór, węgiel, tlen, azot. Ich stężenie: 98 - 99,9%. Są uniwersalnymi składnikami związków organicznych komórki.

Pierwiastki śladowe - sód, magnez, fosfor, siarka, chlor, potas, wapń, żelazo. Ich stężenie wynosi 0,1%.

Ultramikroelementy - bor, krzem, wanad, mangan, kobalt, miedź, cynk, molibden, selen, jod, brom, fluor. Wpływają na metabolizm. Ich brak jest przyczyną chorób (cynk - cukrzyca, jod - wole endemiczne, żelazo - Niedokrwistość złośliwa itp.).

Współczesna medycyna zna fakty dotyczące negatywnych interakcji witamin i minerałów:

Cynk zmniejsza wchłanianie miedzi i konkuruje o wchłanianie z żelazem i wapniem; (a niedobór cynku powoduje osłabienie układ odpornościowy, szereg stanów patologicznych z gruczołów dokrewnych).

Wapń i żelazo zmniejszają wchłanianie manganu;

Witamina E nie łączy się dobrze z żelazem, a witamina C nie łączy się dobrze z witaminami z grupy B.

Pozytywna interakcja:

Witamina E i selen oraz wapń i witamina K działają synergistycznie;

Witamina D jest niezbędna do wchłaniania wapnia;

Miedź sprzyja wchłanianiu i zwiększa efektywność wykorzystania żelaza w organizmie.

nieorganiczne składniki komórki.

Woda- najważniejsze część komórki, uniwersalne medium dyspersyjne żywej materii. Aktywne komórki organizmów lądowych składają się w 60 - 95% z wody. W spoczynkowych komórkach i tkankach (nasiona, zarodniki) woda wynosi 10-20%. Woda w komórce występuje w dwóch postaciach - wolnej i związanej z koloidami komórkowymi. Wolna woda jest rozpuszczalnikiem i ośrodkiem dyspersyjnym układu koloidalnego protoplazmy. Jej 95%. Woda związana (4-5%) całej wody komórkowej tworzy z białkami kruche wiązania wodorowe i hydroksylowe.

Właściwości wody:

Woda jest naturalnym rozpuszczalnikiem jonów mineralnych i innych substancji.

Woda jest fazą rozproszoną koloidalnego układu protoplazmy.

Woda jest środowiskiem reakcji metabolizmu komórkowego, ponieważ. procesy fizjologiczne występują w środowisku wyłącznie wodnym. Zapewnia reakcje hydrolizy, hydratacji, pęcznienia.

Uczestniczy w wielu reakcjach enzymatycznych komórki i powstaje w procesie metabolizmu.

Woda jest źródłem jonów wodorowych podczas fotosyntezy w roślinach.

Wartość biologiczna wody:

Większość reakcji biochemicznych zachodzi tylko w roztworach wodnych; wiele substancji wchodzi i wychodzi z komórek w postaci rozpuszczonej. Charakteryzuje to funkcję transportową wody.

Woda zapewnia reakcje hydrolizy - rozkład białek, tłuszczów, węglowodanów pod działaniem wody.

Ze względu na wysokie ciepło parowania ciało jest chłodzone. Na przykład pot u ludzi lub transpiracja u roślin.

Wysoka pojemność cieplna i przewodność cieplna wody przyczynia się do równomiernego rozkładu ciepła w ogniwie.

Dzięki siłom adhezji (woda - grunt) i spójności (woda - woda) woda ma właściwość kapilarności.

Nieściśliwość wody określa stan naprężenia ściany komórkowe(turgor), szkielet hydrostatyczny glisty.

Ludzkie ciało składa się z wielu pierwiastki chemiczne: wykryto obecność 86 elementów z tablicy D. I. Mendelejewa. Jednak 98% masy naszego ciała tworzą tylko cztery pierwiastki: tlen (około 70%), węgiel (15-18%), wodór (około 10%) i azot (około 2%). Wszystkie pozostałe elementy są podzielone na makroelementy(około 2% masy) i pierwiastki śladowe(około 0,1% masy). Do makroelementów zaliczamy fosfor, potas, sód, żelazo, magnez, wapń, chlor i siarkę, a do mikroelementów - cynk, miedź, jod, fluor, mangan i inne pierwiastki. Mimo bardzo małych ilości mikroelementy są niezbędne zarówno dla każdej komórki, jak i dla całego organizmu jako całości.

W komórkach atomy i grupy atomów różnych pierwiastków mogą tracić lub zyskiwać elektrony. Ponieważ elektron ma ładunek ujemny, to utrata elektronu prowadzi do tego, że atom lub grupa atomów zostaje naładowana dodatnio, a pozyskanie elektronu powoduje naładowanie atomu lub grupy atomów ujemnie. Takie naładowane elektrycznie atomy i grupy atomów nazywane są jony. Przeciwnie naładowane jony przyciągają się. Związek wynikający z tego przyciągania nazywa się joński. Związki jonowe składają się z ujemnych i jony dodatnie, których przeciwne ładunki są równe pod względem wielkości, a zatem jako całość cząsteczka jest elektrycznie obojętna. Przykładem związku jonowego jest sól lub chlorek sodu NaCl. Substancję tę tworzą jony sodu Na + o ładunku +1 i jony chlorkowe Cl - o ładunku -1.

Skład komórki obejmuje substancje nieorganiczne i organiczne. Przeważa wśród nieorganicznych woda, którego zawartość waha się od 90% w ciele zarodka do 65% w ciele osoby starszej. Woda jest uniwersalnym rozpuszczalnikiem i prawie wszystkie reakcje w naszym organizmie zachodzą w roztworach wodnych. Wewnętrzna przestrzeń komórek i organelli komórkowych jest roztwór wodny różne substancje. Substancje rozpuszczalne w wodzie (sole, kwasy, białka, węglowodany, alkohole itp.) to tzw. hydrofilowy i nierozpuszczalne (na przykład tłuszcze) - hydrofobowy.

Najważniejszymi substancjami organicznymi budującymi komórki są białka. Zawartość białek w różne komórki wynosi od 10 do 20%. Cząsteczki białek są bardzo duże i składają się z długich łańcuchów (polimerów) złożonych z powtarzających się jednostek (monomerów). Monomery białek są aminokwasy. Długość, a co za tym idzie masa, cząsteczki białka może być bardzo różna: od dwóch aminokwasów do wielu tysięcy. Krótkie cząsteczki białka to tzw peptydy. Białka zawierają około 20 połączonych ze sobą rodzajów aminokwasów Wiązania peptydowe. Sekwencja aminokwasów w każdej cząsteczce białka jest ściśle określona i nazywa się struktura pierwotna wiewiórka. Ten łańcuch aminokwasów zwija się w helisę o nazwie struktura drugorzędowa wiewiórka. Dla każdego białka ta helisa jest umieszczona w przestrzeni na swój własny sposób, skręcając się w mniej lub bardziej złożony sposób struktura trzeciorzędowa, lub globula, która określa aktywność biologiczną cząsteczki białka. Cząsteczki niektórych białek składają się z kilku połączonych ze sobą kuleczek. Zwyczajowo mówi się, że takie białka mają dodatkowo struktura czwartorzędowa.

Białka działają cała linia najważniejsze funkcje, bez których istnienie pojedynczej komórki lub całego organizmu jest niemożliwe. Funkcja konstrukcyjna budynku opiera się na fakcie, że białka są najważniejszymi składnikami wszystkich błon: większość komórek ma uformowany cytoszkielet pewne rodzaje białka. Jako przykłady białek pełniących funkcje strukturalne i budulcowe można wymienić kolagen i elastynę, które zapewniają elastyczność i wytrzymałość skóry oraz są podstawą więzadeł łączących mięśnie ze stawami i stawy między sobą.

funkcja katalityczna białka to jest to specjalne typy białka - enzymy- w stanie przyspieszyć przebieg reakcji chemicznych, a czasem wiele milionów razy. Wszystkie ruchy komórek są przeprowadzane za pomocą specjalnych białek (aktyny, miozyny itp.). Tak robią białka Funkcje motorowe. Kolejna funkcja białek transport, przejawia się w tym, że są w stanie przenosić tlen (hemoglobinę) oraz szereg innych substancji: żelazo, miedź, witaminy. Podstawą odporności są również specjalne białka - przeciwciała, zdolne do wiązania bakterii i innych obcych czynników, czyniąc je bezpiecznymi dla organizmu. Ta funkcja białek nazywa się ochronny. Wiele hormonów i innych substancji regulujących funkcje komórek i całego organizmu to krótkie białka lub peptydy. Tak robią białka funkcje regulacyjne.(Więcej informacji na temat białek regulatorowych i peptydów można znaleźć w rozdziale pt układ hormonalny.) Kiedy białka są utleniane, uwalniana jest energia, którą organizm może wykorzystać. Jednak białka są zbyt ważne dla organizmu i wartość energetyczna białka są niższe niż tłuszcze, więc białka są zwykle wykorzystywane na potrzeby energetyczne tylko w Ostatnia deska ratunku, z wyczerpaniem węglowodanów i tłuszczów.

Inna klasa substancje chemiczne niezbędne do życia, węglowodany, Lub Sahara. Węglowodany dzielą się na monosacharydy I polisacharydy, zbudowany z monosacharydów. Najważniejszymi monosacharydami są glukoza, fruktoza i ryboza. Spośród polisacharydów w komórkach zwierzęcych najczęściej występuje glikogen, aw komórkach roślinnych - skrobia i celuloza.

Węglowodany pełnią dwie ważne funkcje: budulcową i energetyczną. Tak więc dla komórek naszego mózgu glukoza jest praktycznie jedynym źródłem energii, a spadek jej zawartości we krwi zagraża życiu. Ludzka wątroba przechowuje niewielki zapas polimeru glukozy - glikogenu, wystarczający na pokrycie zapotrzebowania na glukozę przez około dwa dni.

Istota funkcji strukturalnej i budulcowej węglowodanów jest następująca: węglowodany złożone połączone z białkami (glikoproteinami) lub tłuszczami (glikolipidami) wchodzą w skład błon komórkowych, zapewniając wzajemne oddziaływanie komórek.

Komórki obejmują również tłuszcze, Lub lipidy. Ich cząsteczki zbudowane są z glicerolu i kwasów tłuszczowych. Substancje tłuszczopodobne obejmują cholesterol, steroidy, fosfolipidy itp. Lipidy są częścią wszystkich błon komórkowych, będąc ich podstawą. Lipidy są hydrofobowe, a zatem nieprzepuszczalne dla wody. W ten sposób warstwy lipidowe błony chronią zawartość komórki przed rozpuszczeniem. To jest ich funkcja konstrukcyjno-budowlana. Jednak lipidy ważne źródło energia: kiedy tłuszcze są utleniane, jest uwalniana w ciągu dwóch sekund jeszcze raz więcej energii niż przy utlenianiu tej samej ilości białek czy węglowodanów.

Kwasy nukleinowe to polimery zbudowane z monomerów nukleotydy. Każdy nukleotyd składa się z zasady azotowej, cukru i reszty kwasu fosforowego. Istnieją dwa rodzaje kwasów nukleinowych: dezoksyrybonukleinowy (DNA) i rybonukleinowy (RNA), różniące się składem zasad azotowych i cukrów.

Istnieją cztery zasady azotowe: adenina, guanina, cytozyna I tymina. Określają nazwy odpowiednich nukleotydów: adenyl (A), guanyl (G), cytidyl (C) i tymidyl (T) (ryc. 1.1).

Każda nić DNA to polinukleotyd składający się z kilkudziesięciu tysięcy nukleotydów.

Cząsteczka DNA ma złożona struktura. Składa się z dwóch spiralnie skręconych łańcuchów, które są połączone ze sobą na całej długości wiązaniami wodorowymi. Ta struktura, która jest unikalna dla cząsteczek DNA, nazywa się podwójna helisa.

Gdy tworzy się podwójna helisa DNA, zasady azotowe jednej nici układają się ściśle pewien porządek przeciwko zasadom azotowym. Jednocześnie ujawnia się ważna prawidłowość: przeciwko adeninie jednego łańcucha tymina drugiego łańcucha jest zawsze zlokalizowana, przeciwko guaninie - cytozynie i odwrotnie. Wynika to z faktu, że pary nukleotydów adenina i tymina oraz guanina i cytozyna ściśle do siebie odpowiadają i są dodatkowe, lub uzupełniający(od łac. uzupełnienie dodatek) do siebie. Zawsze są dwa wiązania wodorowe między adeniną a tyminą, a trzy wiązania wodorowe między guaniną a cytozyną (ryc. 1.2). Dlatego w każdym organizmie liczba nukleotydów adenylowych jest równa liczbie tymidylu, a liczba nukleotydów guanylu jest równa liczbie cytydylu. Znając sekwencję nukleotydów w jednej nici DNA, zasadę komplementarności można wykorzystać do ustalenia kolejności nukleotydów w innej nici.

Za pomocą czterech rodzajów nukleotydów w DNA całość ważna informacja o ciele, które jest dziedziczone następnym pokoleniom, innymi słowy, DNA pełni rolę nośnika informacji dziedzicznej.

Cząsteczki DNA znajdują się głównie w jądrach komórkowych, ale niewielka ich ilość znajduje się w mitochondriach i plastydach.

Cząsteczka RNA, w przeciwieństwie do cząsteczki DNA, jest polimerem składającym się z jednego łańcucha znacznie mniejsze rozmiary. Monomery RNA to nukleotydy składające się z rybozy, reszty kwasu fosforowego i jednej z czterech zasad azotowych. Trzy zasady azotowe - adenina, guanina i cytozyna - są takie same jak w DNA, a czwarta to uracyl. Tworzenie polimeru RNA zachodzi poprzez wiązania kowalencyjne między rybozą a resztą kwasu fosforowego sąsiednich nukleotydów.

Istnieją trzy rodzaje RNA, różniące się budową, wielkością cząsteczek, umiejscowieniem w komórce i pełnionymi funkcjami.

rybosomalny RNA (rRNA) jest częścią rybosomu i bierze udział w tworzeniu centrum aktywnego rybosomu, w którym zachodzi proces biosyntezy białek.

Transport RNA (t-RNA) - najmniejszy pod względem wielkości - transportuje aminokwasy do miejsca syntezy białek.

informacyjny, Lub matryca, RNA (i-RNA) syntetyzowany jest w odcinku jednego z łańcuchów cząsteczki DNA i przekazuje informację o budowie białka z jądra komórkowego do rybosomów, gdzie ta informacja jest realizowana.

W ten sposób różne typy RNA tworzą jeden układ funkcjonalny mający na celu realizację informacji dziedzicznej poprzez syntezę białek.

Cząsteczki RNA znajdują się w jądrze, cytoplazmie, rybosomach, mitochondriach i plastydach komórki.

ważny składnik chemiczny każda komórka jest adenozynotrifosforan(ATP). Jest to nukleotyd, podczas którego rozpadu uwalniana jest energia niezbędna do życia komórki, składająca się z zasady azotowej, węglowodanu rybozy i trzech reszt kwasu fosforowego (ryc. 1.3); znajduje się w cytoplazmie, mitochondriach, plastydach i jądrach.

Struktura ATP jest niestabilna. Kiedy jedna reszta kwasu fosforowego jest oddzielona, ​​ATP jest przekształcany w difosforan adenozyny(ADP), jeśli zostanie oddzielona inna reszta kwasu fosforowego (co jest niezwykle rzadkie), wówczas ADP wchodzi monofosforan adenozyny(AMP). Oddzielenie każdej reszty kwasu fosforowego uwalnia 40 kJ energii.

Wiązanie między resztami kwasu fosforowego nazywa się makroergicznym (jest oznaczone symbolem ~), ponieważ gdy się rozpada, uwalnia się prawie cztery razy więcej energii niż w przypadku rozszczepienia innych. wiązania chemiczne(Rys. 1.4).

Aby zsyntetyzować ATP z ADP, konieczne jest wydatkowanie takiej ilości energii, jaka jest uwalniana podczas rozpadu tej substancji. W komórkach ATP jest syntetyzowany podczas rozpadu cząsteczek organicznych: węglowodanów, tłuszczów, rzadziej białek.

witaminy(od łac. życie- życie) - złożone związki bioorganiczne niezbędne w małych ilościach do normalnego funkcjonowania organizmów. W przeciwieństwie do innych substancji organicznych, witaminy nie są wykorzystywane jako źródło energii lub materiał budowlany. Niektóre organizmy witaminowe mogą syntetyzować się same (na przykład bakterie są w stanie syntetyzować prawie wszystkie witaminy), inne witaminy dostają się do organizmu z pożywieniem.

Witaminy są zwykle oznaczane literami alfabetu łacińskiego. Podstawy nowoczesna klasyfikacja witaminy opierają się na ich zdolności do rozpuszczania się w wodzie i tłuszczach. Wyróżnić rozpuszczalny w tłuszczach(A, D, E i K) i rozpuszczalne w wodzie(B, C, PP itp.) witaminy.

Witaminy odgrywają ważną rolę w metabolizmie i innych ważnych procesach organizmu. Do czego może prowadzić zarówno niedobór, jak i nadmiar witamin poważne naruszenia wiele funkcje fizjologiczne w organizmie.

Oprócz wymienionych związków nieorganicznych (woda, sole mineralne) i organicznych (węglowodany, lipidy, białka, kwasy nukleinowe, witaminy) w każdej komórce zawsze znajduje się wiele innych substancji organicznych. Są pośrednimi lub końcowymi produktami biosyntezy i rozkładu.

Struktura komórkowa

Każda komórka, pomimo niewielkich rozmiarów, jest bardzo złożona. Komórki zawierają struktury do konsumpcji składników odżywczych i energii, wydalania produktów przemiany materii i reprodukcji. Wszystkie te aspekty aktywności komórki są ze sobą ściśle powiązane.

Nazywa się wewnętrzną półpłynną zawartość komórki cytoplazma. Cytoplazma większości komórek zawiera rdzeń, koordynujące aktywność życiową komórki i liczne organelle, pełniąc różne funkcje.

W klatce np ujednolicony system wszystkie części - cytoplazma, jądro, organelle - muszą być trzymane razem. W tym celu w procesie ewolucji Błona komórkowa, która otaczając każdą komórkę oddziela ją od środowiska zewnętrznego. Błona zewnętrzna chroni wewnętrzną zawartość komórki - cytoplazmę i jądro - przed uszkodzeniem, podporami stała forma komórki, zapewnia komunikację między komórkami, selektywnie przechodzi do wnętrza komórki niezbędne substancje i usuwa produkty przemiany materii z komórki.

Struktura błony we wszystkich komórkach jest taka sama. Jej grubość wynosi około 8 nm (1 nm = 10 −9 m), więc nie można zobaczyć membrany pod mikroskopem świetlnym. Dane uzyskane za pomocą mikroskop elektronowy, pozwoliły stwierdzić, że podstawą błony jest podwójna warstwa cząsteczek lipidów (ryc. 1.5), w której zlokalizowane są liczne cząsteczki białek. Niektóre białka znajdują się na powierzchni warstwy lipidowej, podczas gdy inne przenikają przez obie warstwy lipidowe. Specjalne białka tworzą najcieńsze kanały, przez które jony potasu, sodu, wapnia i niektóre inne jony o małej średnicy mogą przedostawać się do lub z komórki. Jednak większe cząstki nie mogą przejść przez kanały membranowe. Cząsteczki składników odżywczych - białek, węglowodanów, lipidów - dostają się do komórki za pomocą fagocytozy lub pinocytozy.

W miejscu, w którym cząsteczka pokarmu styka się z zewnętrzną błoną komórki, tworzy się wgłębienie i cząsteczka wchodzi do komórki otoczona błoną. Proces ten nazywa się fagocytoza(ryc. 1.6, A). Wniknij do utworzonej bańki enzymy trawienne, i jest wakuola trawienna. Pierwotniaki żywią się fagocytozą. W organizmach wielokomórkowych niektóre leukocyty krwi (raczej duże komórki ameboidalne), poruszające się we krwi i limfie, są również w stanie aktywnie wychwytywać i trawić obce bakterie. Nazywają się fagocyty.

pinocytoza różni się od fagocytozy tylko tym wgłębieniem zewnętrzna męmbrana wychwytuje nie cząstki stałe, ale kropelki cieczy z rozpuszczonymi w niej substancjami (ryc. 1.6, B). Jest to jeden z głównych mechanizmów przenikania substancji do komórki.

Zewnętrzna powierzchnia zewnętrznej błony komórkowej pokryta jest warstwą różnych cząsteczek związanych z białkami błonowymi. Połączenie tych cząsteczek nazywa się glikokaliks. Skład glikokaliksu obejmuje cząsteczki glikolipidów, glikoprotein, łańcuchów polisacharydów. Wiele cząsteczek glikokaliksu jest częścią specyficznych receptorów molekularnych, za pomocą których komórka jest w stanie reagować na różne sygnały zewnętrzne. Swobodny koniec receptora zwrócony do ośrodka międzykomórkowego ma ściśle określony kształt. Dlatego tylko te cząsteczki, które do niego pasują, jak klucz do zamka, mogą oddziaływać z receptorem. To właśnie dzięki istnieniu specyficznych receptorów na powierzchni komórki mogą osadzać się cząsteczki tzw. informonów: mediatory, modulatory, hormony, enzymy. DO wewnętrzna powierzchnia Błona komórkowa przylega do białek cytoplazmatycznych. Przekazują informacje wewnątrz komórki i wyzwalają złożone kaskady reakcji biochemicznych, które zmieniają funkcjonowanie całej komórki.

Kiedy komórki stykają się ze sobą błony komórkowe wchodzą w interakcje, tworząc połączenia międzykomórkowe różnego rodzaju. Dzięki takim połączeniom sąsiednie komórki tego samego typu mogą szybko wymieniać sygnały elektryczne i chemiczne.

Jądro komórkowe jest najważniejszą częścią komórki. Występuje w prawie wszystkich komórkach organizmów wielokomórkowych. Wyjątkiem są ludzkie krwinki czerwone - erytrocyty. Najstarsze jednokomórkowe stworzenia na Ziemi, bakterie, nie mają jądra, dlatego są nazywane prokarioty(od łac. zawodowiec- przed, przed i gr. karion- rdzeń). Komórki wszystkich innych organizmów - grzybów, roślin, zwierząt - zawierają dobrze uformowane jądro, dlatego nazywane są eukarionty(od gr. eu- cóż, całkowicie).

Dlaczego jądro jest tak ważne dla życia komórki? Jądro komórkowe zawiera DNA - substancję dziedziczności, w której zaszyfrowane są wszystkie właściwości komórki. Dlatego jądro jest niezbędne do realizacji dwóch najważniejszych funkcji: podziału, w którym powstają nowe komórki, we wszystkim podobne do matki, oraz regulacji wszystkich zachodzących w komórce procesów syntezy białek, metabolizmu i energii.

Jądro jest zwykle kuliste lub owalny kształt. Komórki zwykle mają jedno jądro, chociaż zdarzają się wyjątki. Na przykład dwa jądra w orzęskach-butach, wiele jąder - we włóknach mięśni poprzecznie prążkowanych.

Jądro jest oddzielone od cytoplazmy błoną składającą się z dwóch błon (ryc. 1.7). Błona wewnętrzna jest gładka, natomiast zewnętrzna posiada liczne wypustki. Całkowita grubość Ściana komórkowa- około 30 nm. W powłoce jądra znajdują się liczne pory różne substancje może przejść z cytoplazmy do jądra i odwrotnie.

Wewnętrzna zawartość jądra to tzw karioplazmy, Lub sok nuklearny. Sok jądrowy zawiera chromatynę i jąderka.

chromatyna jest nicią DNA. Jeśli komórka zaczyna się dzielić, nici chromatyny ciasno skręcają się w spiralę. Takie gęste formacje nazywane są chromosomy. Są one wyraźnie widoczne pod mikroskopem. Jeśli spojrzysz przez mikroskop na komórkę między podziałami, okaże się, że chromosomy są rozkręcone do najcieńsze nici DNA. Faktem jest, że geny - odcinki DNA, w których zaszyfrowana jest struktura białka - mogą funkcjonować tylko w formie zdespiralnej. Tak więc, w zależności od stanu komórki, chromatyna będzie wyglądać jak chromosomy lub najcieńsze despiralizowane włókna.

Nazywa się zestaw chromosomów zawartych w komórkach określonego rodzaju organizmu kariotyp. Przed podziałem komórki chromosomy zwijają się i stają się wyraźnie widoczne pod mikroskopem świetlnym. Patrząc na chromosomy, staje się to jasne różne rodzaje Organizmy żywe mają różną liczbę chromosomów. Jeśli liczba chromosomów w komórkach dwóch gatunków zwierząt lub roślin jest taka sama, wówczas ich rozmiary będą różne, to znaczy kariotyp jest zawsze unikalny.

Nazywa się komórki, z których składają się narządy i tkanki każdego organizmu wielokomórkowego somatyczny. Jądra komórek somatycznych zwykle zawierają podwójnie, Lub diploidalny, zestaw chromosomów- dwa chromosomy każdego gatunku (ryc. 1.8). Początkowo połowa chromosomów trafiała do każdej komórki z jaja matki i dokładnie tyle samo chromosomów z nasienia ojca. Nazywa się sparowane, tj. absolutnie identyczne chromosomy (jeden od matki, drugi od ojca). chromosomy homologiczne. Wyjątkiem są chromosomy płciowe: X – odziedziczony po matce i jeden z dwóch – X lub Y – odziedziczony po ojcu. Liczba chromosomów w jądrze komórkowym dowolnego organizmu nie determinuje stopnia jego złożoności. Zatem zestaw diploidalny w komórkach glisty ma 2 chromosomy; muszki owocowe - 8; ropucha zielona - 26; hydra słodkowodna - 32; człowiek - 46; pies domowy - 78; rak- 118, a minogi - 174.

Zestaw chromosomów o różnych rozmiarach i kształtach komórek danego gatunku, w którym każdy chromosom jest reprezentowany pojedynczy, jest nazywany haploidalny w przeciwieństwie do zestawu diploidalnego, w którym każdy chromosom ma dwa. zbiór haploidalny znajdują się w jądrach komórek rozrodczych (gamety). Jeśli dana osoba ma diploidalny zestaw 46 chromosomów, to odpowiednio zestaw haploidalny wynosi 23.

W interfazie podziału komórki każdy chromosom podwaja się i składa się z dwóch chromatyd. W tym samym czasie osoba w komórkach somatycznych będzie miała 92 chromatydy, połączone parami w 46 chromosomów.

jąderko jest gęstym zaokrąglonym ciałem zawieszonym w soku jądrowym. Jąderka są związane z określonymi regionami jądrowego DNA. Funkcją jąderek jest synteza RNA i białek, z których powstają specjalne organelle - rybosomy. Zwykle w jądrze komórkowym znajduje się od jednego do siedmiu jąderek. Są wyraźnie widoczne między podziałami komórek, a podczas podziału ulegają zniszczeniu.

Cała cytoplazma jest przesiąknięta licznymi kanałami, których ściany tworzy błona podobna do tej, która tworzy zewnętrzną powłokę komórki (ryc. 1.9). Kanały te mogą się rozgałęziać, łączyć ze sobą, w wyniku czego powstaje system transportu pojedynczej komórki, tzw retikulum endoplazmatyczne(EPS). Kanałów ER jest tak wiele, że mogą zajmować nawet 50% wewnętrznej objętości komórki. Światło kanałów EPS jest różne, ale jego średnia wartość wynosi 50 nm. Przy dużym powiększeniu pod mikroskopem widać, że część błon sieci jest pokryta rybosomami. Ta część EPS nazywa się nieczysty(ziarnisty). Główną funkcją szorstkiego ER jest synteza białek w rybosomach. Ten typ kanałów jest szczególnie rozwinięty w komórkach gruczołów, gdzie zachodzi synteza białek hormonalnych. Druga część ER nie jest pokryta rybosomami i jest tzw gładki. Gładki ER najwyraźniej pełni głównie funkcję transportową. Ten typ kanału często znajduje się w komórkach śledziony i węzły chłonne osoba. Tak więc EPS z jednej strony jest systemem transportowym komórki, az drugiej syntetyzuje szereg substancji, które czasami są niezbędne tylko dla samej komórki, aw innych przypadkach dla wielu komórek organizmu wielokomórkowego .

Rybosomy- Są to małe kuliste organelle, o średnicy 10-30 nm. Tworzą je kwasy rybonukleinowe i białka. Każdy rybosom składa się z kilku części. Rybosomy powstają w jąderkach jądra, następnie wchodzą do cytoplazmy, gdzie zaczynają pełnić swoją funkcję - syntezę białek. W cytoplazmie rybosomy najczęściej znajdują się na szorstkim ER. Rzadziej są swobodnie zawieszone w cytoplazmie komórki.

Białka, tłuszcze i węglowodany powstające w komórce bynajmniej nie zawsze są natychmiast zużywane, dlatego znaczna część substancji syntetyzowanych przez komórkę przez kanały ER wchodzi do specjalnych wnęk, oddzielonych od cytoplazmy błoną. Te wnęki, ułożone w osobliwe stosy, nazywane są „zbiornikami”. kompleks Golgiego(Rys. 1.10). Tutaj substancje niezbędne dla samej komórki, na przykład enzymy trawienne, są pakowane w pęcherzyki błonowe, pączkują i są przenoszone przez cytoplazmę. W kompleksie Golgiego gromadzą się również substancje, które komórka syntetyzuje na potrzeby całego organizmu i które są usuwane z komórki na zewnątrz. Najczęściej zbiorniki kompleksu Golgiego znajdują się w pobliżu jądra komórki.

Kiedy różne składniki odżywcze trzeba je strawić. W tym przypadku białka muszą zostać rozbite na poszczególne aminokwasy, polisacharydy – na cząsteczki glukozy lub fruktozy, lipidy – na glicerol i kwasy tłuszczowe. Aby możliwe było trawienie wewnątrzkomórkowe, pęcherzyk fagocytarny lub pinocytarny musi połączyć się z lizosomem (ryc. 1.11). Lizosom- mała bańka, o średnicy zaledwie 0,5-1,0 mikrona, zawierająca duży zestaw enzymów, które mogą zniszczyć składniki odżywcze. Jeden lizosom może zawierać 30-50 różnych enzymów. Lizosomy są otoczone błoną, która może wytrzymać działanie tych enzymów. Lizosomy powstają w zespole Golgiego. To właśnie w tej strukturze gromadzą się zsyntetyzowane enzymy trawienne, a następnie lizosomy opuszczają zbiorniki kompleksu Golgiego i trafiają do cytoplazmy, które czasami niszczą samą komórkę, w której powstały.

Znajduje się również w cytoplazmie mitochondria- organelle energetyczne komórek (ryc. 1.12). Kształt mitochondriów jest inny: mogą być owalne, okrągłe, w kształcie pręta. Ich średnica wynosi około 1 mikrona, a długość do 7-10 mikronów. Mitochondria pokryte są dwiema błonami: zewnętrzna jest gładka, a wewnętrzna ma liczne fałdy i wypustki - cristae. W błonę cristae wbudowane są enzymy, syntetyzujące kosztem energii z wchłanianych przez komórkę składników odżywczych cząsteczki ATP – uniwersalne źródło energii dla wszystkich procesów zachodzących w komórce.

Liczba mitochondriów w komórkach różnych żywych istot i tkanek nie jest taka sama. Na przykład plemniki mogą mieć tylko jedno mitochondrium. Ale w komórkach tkankowych, gdzie koszty energii są wysokie, jest nawet kilka tysięcy mitochondriów. Liczba mitochondriów w komórce zależy również od jej wieku: w komórkach młodych jest znacznie więcej mitochondriów niż w starzejących się. Mitochondria zawierają własne DNA i mogą się rozmnażać samodzielnie. Na przykład przed podziałem komórki liczba mitochondriów w niej wzrasta w taki sposób, że wystarczą one dla dwóch komórek.

Centrum komórkowe znajduje się w cytoplazmie wszystkich komórek w pobliżu jądra. Jest niezbędny do formacji szkielet wewnętrzny komórki - cytoszkielet. Liczny mikrotubule, podtrzymujące kształt komórek i pełniące rolę swoistych szyn dla przemieszczania się organelli przez cytoplazmę. U zwierząt i niższe rośliny centrum komórki składa się z dwóch centriole- cylindry o długości około 0,3 mikrona i średnicy 0,1 mikrona, składające się z najcieńszych mikrotubul. Mikrotubule są rozmieszczone na obwodzie centrioli trójkami (trójkami), a dwie kolejne mikrotubule leżą wzdłuż osi każdej z dwóch centrioli. Centriole znajdują się w cytoplazmie pod kątem prostym względem siebie. Rola centrum komórkowego w podziale komórkowym jest bardzo duża, gdy centriole rozchodzą się do biegunów dzielącej się komórki i tworzą wrzeciono podziału. W wyższych roślinach centrum komórkowe jest ułożone inaczej i nie ma centrioli.

Wiele komórek jest zdolnych do ruchu, na przykład: orzęski, zielona euglena, ameba. Niektóre z tych organizmów poruszają się za pomocą specjalnych organelli ruchu - rzęsy I wić.

Wici są stosunkowo długie, na przykład u plemników ssaków osiągają 100 mikronów. Rzęski są znacznie krótsze: około 10-15 mikronów. Jednakże Struktura wewnętrzna rzęski i wici są takie same: są utworzone przez te same mikrotubule, co centriole w centrum komórki. Ruch wici i rzęsek jest spowodowany przesuwaniem się mikrotubul względem siebie, powodując wyginanie się tych organelli. U podstawy każdej rzęski lub wici leży ciało podstawowe, co wzmacnia je w cytoplazmie komórki. Praca wici i rzęsek pochłania energię ATP.

Organelle ruchu często znajdują się w komórkach organizmów wielokomórkowych. Na przykład ludzki nabłonek oskrzeli jest pokryty wieloma (około 10 9 na 1 cm2) rzęskami. Wszystkie rzęski każdej komórki nabłonka poruszają się ściśle zgodnie, tworząc osobliwe fale, które są wyraźnie widoczne pod mikroskopem. Takie „migoczące” ruchy rzęsek pomagają oczyścić oskrzela z obcych cząstek i kurzu. Wici występują również w wyspecjalizowanych komórkach, takich jak plemniki.

Oprócz organelli, które są obowiązkowe dla komórki, istnieją w niej formacje, które pojawiają się lub znikają, w zależności od jej stanu. Te formacje to tzw inkluzje komórkowe. Częściej inkluzje komórkowe znajdują się w cytoplazmie i są składnikami odżywczymi lub granulkami substancji syntetyzowanych przez tę komórkę. Mogą to być małe kropelki tłuszczu, skrobi lub granulek glikogenu, rzadziej - granulki białka, kryształki soli.