Chromosomy- struktury komórkowe przechowujące i przekazujące informacje dziedziczne. Chromosom składa się z DNA i białka. Kompleks białek związanych z DNA tworzy chromatynę. Białka odgrywają ważną rolę w pakowaniu cząsteczek DNA w jądrze.

DNA w chromosomach jest tak upakowane, że mieści się w jądrze, którego średnica zwykle nie przekracza 5 mikronów (5-10-4 cm). Opakowanie DNA ma postać zapętlonej struktury, podobnej do chromosomów szczoteczki do lamp płazów lub chromosomów polietylenowych owadów. Pętle są utrzymywane przez białka, które rozpoznają określone sekwencje nukleotydów i zbliżają je do siebie. Strukturę chromosomu najlepiej widać w metafazie mitozy.

Chromosom ma strukturę w kształcie pręcika i składa się z dwóch chromatyd siostrzanych, które są utrzymywane przez centromer w obszarze pierwotnego zwężenia. Każda chromatyda zbudowana jest z pętli chromatyny. Chromatyna nie replikuje się. Replikowane jest tylko DNA.

Ryż. 14. Struktura i replikacja chromosomu

Kiedy rozpoczyna się replikacja DNA, synteza RNA zatrzymuje się. Chromosomy mogą znajdować się w dwóch stanach: skondensowanym (nieaktywnym) i zdekondensowanym (aktywnym).

Diploidalny zestaw chromosomów w organizmie nazywany jest kariotypem. Nowoczesne metody badawcze umożliwiają określenie każdego chromosomu w kariotypie. W tym celu brany jest pod uwagę rozkład jasnych i ciemnych pasm widocznych pod mikroskopem (naprzemienność par AT i GC) w chromosomach traktowanych specjalnymi barwnikami. Chromosomy przedstawicieli różnych gatunków mają prążkowanie poprzeczne. U pokrewnych gatunków, na przykład u ludzi i szympansów, wzór naprzemienności pasm w chromosomach jest bardzo podobny.

Każdy gatunek organizmów ma stałą liczbę, kształt i skład chromosomów. Ludzki kariotyp ma 46 chromosomów – 44 autosomy i 2 chromosomy płciowe. Samce są heterogametyczne (XY), a samice homogametyczne (XX). Chromosom Y różni się od chromosomu X brakiem pewnych alleli (na przykład allelu krzepnięcia krwi). Chromosomy jednej pary nazywane są homologicznymi. Chromosomy homologiczne w tych samych loci niosą geny alleliczne.

1.14. Reprodukcja w świecie organicznym

reprodukcja- jest to reprodukcja genetycznie podobnych osobników danego gatunku, zapewniająca ciągłość i ciągłość życia.

rozmnażanie bezpłciowe przeprowadzane w następujący sposób:

prosty podział na dwie lub wiele komórek jednocześnie (bakterie, pierwotniaki);
wegetatywnie (rośliny, koelenteraty);
podział ciała wielokomórkowego na pół, a następnie regeneracja (rozgwiazda, hydra);
pączkowanie (bakterie, koelenteraty);
powstawanie sporu.

Rozmnażanie bezpłciowe zwykle zapewnia wzrost liczby genetycznie jednorodnego potomstwa. Kiedy jednak w wyniku mejozy powstają jądra zarodników, potomstwo powstałe w wyniku rozmnażania bezpłciowego będzie genetycznie odmienne.

rozmnażanie płciowe Proces, w którym łączy się informację genetyczną dwóch osób.

Gamety tworzą osobniki różnej płci. Samice produkują jaja, samce plemniki, a osoby biseksualne (hermafrodyty) produkują zarówno jaja, jak i plemniki. A u niektórych glonów łączą się dwie identyczne komórki rozrodcze.

Fuzja haploidalnych gamet powoduje zapłodnienie i utworzenie diploidalnej zygoty.

Zygota rozwija się w nowego osobnika.

Wszystko powyższe dotyczy tylko eukariontów. Prokarioty również mają proces seksualny, ale dzieje się to inaczej.

Zatem podczas rozmnażania płciowego mieszają się genomy dwóch różnych osobników tego samego gatunku. Potomstwo ma nowe kombinacje genetyczne, które odróżniają je od rodziców i od siebie nawzajem.

Jednym z rodzajów rozmnażania płciowego jest partenogeneza, czyli rozwój osobników z niezapłodnionego jaja (mszyce, trutnie itp.).

Struktura komórek rozrodczych

Oocyty- okrągłe, stosunkowo duże, nieruchome komórki. Rozmiary - od 100 mikronów do kilku centymetrów średnicy. Zawierają wszystkie organelle charakterystyczne dla komórki eukariotycznej, a także włączenie rezerwowych składników odżywczych w postaci żółtka. Komórka jajowa pokryta jest błoną jajową składającą się głównie z glikoprotein.

Ryż. 15. Budowa ptasiego jaja: 1 - chałaza; 2 - skorupa; 3 - komora powietrzna; 4 - skorupa zewnętrzna; 5 - płynne białko; 6 - gęste białko; 7 - dysk zarodkowy; 8 - jasne żółtko; 9 - ciemne żółtko.

W mchach i paprociach jaja rozwijają się w archegonii, w roślinach kwitnących - w zalążkach zlokalizowanych w jajniku kwiatu.

Oocyty dzieli się na:

izolecithal - żółtko jest równomiernie rozłożone i jest go niewiele (u robaków, mięczaków);
alecithal - prawie pozbawiony żółtka (ssaki);
telolecital - zawierają dużo żółtka (ryby, ptaki);
polilecital - zawierają znaczną ilość żółtka.

Owogeneza to produkcja jaj u samic.

W strefie lęgowej znajdują się ovogonia - pierwotne komórki rozrodcze, które rozmnażają się przez mitozę.

Z ogona po pierwszym podziale mejotycznym powstają oocyty pierwszego rzędu.

Po drugim podziale mejotycznym powstają oocyty drugiego rzędu, z których powstaje jedno jajo i trzy ciałka kierunkowe, które następnie obumierają.

plemniki- małe, mobilne komórki. Mają głowę, szyję i ogon.

Przed głową znajduje się aparat akrosomalny - analog aparatu Golgiego. Zawiera enzym (hialuronidazę), który rozpuszcza skorupkę jaja podczas zapłodnienia. W szyi znajdują się centriole i mitochondria. Wici zbudowane są z mikrotubul. Podczas zapłodnienia do komórki jajowej dostają się tylko jądro i centriole plemnika. Mitochondria i inne organelle pozostają na zewnątrz. Dlatego dziedziczność cytoplazmatyczna u ludzi jest przenoszona tylko przez linię żeńską.

Komórki płciowe zwierząt i roślin rozmnażających się płciowo powstają w wyniku procesu zwanego gametogenezą.

Pytanie 1. Jakie są funkcje jądra komórkowego?
Jądro w komórce pełni główne funkcje:
1. przechowywanie i reprodukcja informacji dziedzicznej przechowywanej w jądrze w postaci cząsteczek DNA tworzących chromosomy;
2. Regulacja metabolizmu w komórce odbywa się dzięki temu, że jądro zawiera dziedziczną informację o strukturze białek komórkowych w składzie chromosomów jądrowych.

Pytanie 2. Jakie organizmy są prokariotami?
prokarioty to organizmy, których komórki nie mają dobrze uformowanego jądra. Należą do nich bakterie, sinice (cyjanobakterie) i archeony.

Pytanie 3. Jak ułożona jest otoczka jądrowa?
Otoczka jądrowa - oddziela zawartość jądra od cytoplazmy. Otoczka jądrowa składa się z dwóch membran: zewnętrznej i wewnętrznej, które są połączone ze sobą w obszarze porów. Wraz ze wzrostem szybkości procesów metabolicznych między jądrem a cytoplazmą zwiększa się liczba porów, tj. aktywność jądra można ocenić na podstawie liczby porów. Z jądra przez pory jądrowe wychodzą: mRNA, tRNA, podjednostki rybosomów. Białka jądrowe i rybosomalne, nukleotydy, tłuszcze, węglowodany, ATP, woda i jony dostają się do jądra z cytoplazmy. Zewnętrzna otoczka jądrowa jest połączona z ziarnistą siateczką śródplazmatyczną. Wewnętrzna otoczka jądrowa styka się z karioplazmą (sok jądrowy), jest pozbawiona rybosomów, a miejscami połączona z chromatyną.

Pytanie 4. Co to jest chromatyna?
Chromatyna to kompleks DNA i białek, głównie histonów. Cząsteczki histonów z DNA tworzą grupy - nukleosomy. Cząsteczka DNA przyłączona do nukleosomu tworzy DNP (deoksyrybonukleoproteinę), najmniejszą jednostkę chromosomu. Chromatyna zawiera jony RNA, Ca2+ i Mg2+ oraz enzym polimerazę DNA niezbędną do replikacji DNA. Podczas podziału jądrowego chromatyna skręca się spiralnie i staje się widoczna w mikroskopie świetlnym, tj. zaczynają się tworzyć chromosomy (greckie chromo - kolor, soma - ciało.).

Pytanie 5. Jakie są funkcje jąderek?
Jąderka- są to zaokrąglone, silnie zwarte obszary jądra, nie ograniczone błoną. Ich kształt, wielkość i liczba zależą od stanu funkcjonalnego jądra. W komórce, która pełni funkcję syntetyzującą dużą ilość białka, jąderka w jądrze będzie kilka lub będą one duże i luźne, tj. funkcją jąderka jest synteza rRNA i składanie małych i dużych podjednostek rybosomów. Jąderko zawiera: 80% białka, 10-15% RNA, niewielką ilość DNA i inne składniki chemiczne. W profazie podziału komórkowego podjednostki rybosomów przedostają się do cytoplazmy przez pory jądrowe, DNA jąderka jest pakowane na chromosomy, które mają wtórne zwężenie lub organizator jąderkowy, w związku z czym jąderko jako struktura rozpada się i staje się niewidocznym strukturę, dlatego czasami mówi się, że „rozpuszcza się”.

Pytanie 6. Z czego składa się chromosom?
Chromosom to cząsteczka DNA połączona ze specjalnym białkiem, które sprawia, że jest zwarty.

Pytanie 7. Gdzie znajdują się chromosomy u bakterii?
Komórki bakteryjne nie mają dobrze uformowanego jądra. Aparat genetyczny bakterii reprezentowany jest przez pojedynczą kolistą cząsteczkę DNA (chromosom bakteryjny), która jest przyczepiona w określonym miejscu do błony komórkowej i zajmuje przestrzeń w cytoplazmie zwaną nukleoidem.

Pytanie 8. Co to jest kariotyp?
Kariotyp to specyficzny zestaw chromosomów charakterystyczny dla danego typu organizmu. Kariotyp charakteryzuje się nie tylko liczbą chromosomów, ale także ich wielkością, kształtem i położeniem centromeru.

Pytanie 9. Jak nazywa się zestaw chromosomów w komórkach somatycznych?
Z reguły komórki somatyczne zawierają podwójny zestaw chromosomów, który nazywa się diploidalnym.

Pytanie 10. Jaki jest zestaw chromosomów w gametach?
Gamety zawierają tylko jeden chromosom każdego gatunku, to znaczy mają pojedynczy zestaw chromosomów, który nazywa się haploidalnym.

Pytanie 11. Jaki jest haploidalny zestaw chromosomów w komórkach nowotworowych, jeśli diploid wynosi 118?
Jeżeli diploidalny zestaw chromosomów w komórkach wynosi 118, to zestaw haploidalny będzie o połowę mniejszy - 59 (118/2=59).

Pytanie 12. Czy zestaw diploidalny może zawierać nieparzystą liczbę chromosomów?
Diploidalny zestaw chromosomów może zawierać nieparzystą liczbę chromosomów. Istnieją organizmy, które w komórkach somatycznych mają tylko jeden chromosom płciowy. Na przykład u niektórych owadów (robaki, koniki polne) samice są homogametyczne (XX), podczas gdy samce mają tylko jeden chromosom płciowy (XO).

Komórka jest podstawową jednostką strukturalną większości organizmów na Ziemi. Jego podział opiera się na dwóch procesach – mitozie i mejozie.

Co to są komórki somatyczne?

Tak nazywają się wszystkie komórki organizmów żywych, z wyjątkiem komórek płciowych. Wszystkie mają podwójny zestaw chromosomów, w przeciwieństwie do tych samych komórek rozrodczych, które mają pojedynczy zestaw. Z nich powstają wszystkie żywe organizmy na świecie, z wyjątkiem wirusów. Ich podział opiera się na procesie zwanym mitozą.

Co to jest mitoza i jaka jest jej rola w przyrodzie?

Podczas tego procesu z jednej komórki powstają dwie identyczne komórki potomne, posiadające dokładnie taki sam zestaw chromosomów jak komórka matki. Jest to jedyny sposób rozmnażania się wszystkich jednokomórkowych eukariontów, a proces ten leży również u podstaw regeneracji tkanek roślin, zwierząt i grzybów. Mitoza odgrywa ważną rolę nie tylko w rozmnażaniu bezpłciowym, ale także w rozmnażaniu płciowym, zapewniając podział komórek embrionalnych. Dokładnie w ten sam sposób komórki roślinne, grzybowe i zwierzęce dzielą się podczas wzrostu organizmu.

Co to jest mejoza?

To drugi sposób podziału komórek somatycznych. Jest to jednak dość specyficzne. W procesie mejozy z jednej komórki zawierającej podwójny zestaw chromosomów powstaje kilka komórek potomnych z jednym zestawem. W ten sposób powstają komórki płciowe, czyli gamety.

Fazy mitozy

Podział komórek somatycznych przebiega w kilku etapach, z których każdy ma swoje własne charakterystyczne cechy. Cały proces trwa około trzech godzin. Istnieją cztery etapy, nie licząc interfazy: profaza, anafaza, metafaza i telofaza. O wszystkim w porządku.

Interfaza

Jest to odstęp czasu pomiędzy podziałami komórkowymi, w którym przygotowuje się do mitozy. W tej fazie komórka rozwija się i wykazuje zwykłe oznaki aktywności życiowej. Okres ten nie jest bezpośrednio wliczony w proces mitozy.

Profaza

Jest to najdłuższa faza mitozy. Wzdłuż swojej długości jądro komórkowe wzrasta, chromosomy tworzą spiralę. W tym okresie wszystkie chromosomy to dwie chromatydy, które są połączone centromerami - rodzaj zwężenia. Struktury te wyglądają jak litera X. Następnie błona jądrowa i jąderko ulegają zniszczeniu, a chromosomy przechodzą do cytoplazmy. Centriole komórki rozmieszczone są wzdłuż jej biegunów i tworzą między sobą włókna wrzeciona, które następnie pod koniec fazy łączą się z centromerami.

metafaza

Jest to kolejny etap procesu podziału komórek somatycznych. W tej fazie chromosomy rozmieszczone są wzdłuż równika komórki. W ten sposób powstaje płyta metafazowa. W tym czasie chromosomy są bardzo małe, ponieważ są silnie skręcone w spiralę. Są one jednak wyraźnie widoczne pod mikroskopem ze względu na ich wyraźne umiejscowienie. Dlatego badanie chromosomów komórkowych zwykle przeprowadza się na tym etapie mitozy.

Anafaza

Jest to najkrótszy etap podziału komórki poprzez mitozę. W tym okresie nici wrzeciona utworzone przez centriole zaczynają ciągnąć centromery chromosomu w przeciwnych kierunkach, w wyniku czego dzieli się on na dwie oddzielne chromatydy. Teraz te same zestawy chromatyd znajdują się na każdym biegunie komórki.

Telofaza

To ostatni etap mitozy. Obserwuje się w jego trakcie procesy odwrotne do tych, które miały miejsce w trzech poprzednich fazach. Mianowicie: spirale chromosomów rozwijają się, ponownie tworzą się błony jądrowe i jąderko. Również na tym etapie sam podział następuje bezpośrednio: cytoplazma jest dzielona, a każda komórka potomna otrzymuje własny zestaw organelli. U roślin dochodzi także do tworzenia się ściany celulozowej wokół membrany dwóch nowo powstałych struktur.

Mejoza

Kolejny proces podziału komórek somatycznych. Polega na tworzeniu gamet, czyli komórek rozrodczych z jednym zestawem chromosomów. Podczas tego procesu komórki somatyczne dzielą się sekwencyjnie dwukrotnie. W ten sposób rozróżnia się mejozę I i mejozę II. Każdy z nich składa się z faz o tych samych nazwach, co w mitozie. Rozważmy bardziej szczegółowo procesy zachodzące w komórce na różnych etapach mejozy.

Mejoza I

Podczas tego procesu komórka dzieli się w taki sposób, że powstają dwie komórki potomne z przekrojonym na pół zestawem chromosomów:

Profaza. Na tym etapie zachodzi ciekawy proces – przejście. Polega to na tym, że chromatydy przeplatają się ze sobą i wymieniają poszczególne odcinki DNA. W efekcie dochodzi do rekombinacji informacji genetycznej komórki, co zapewnia różnorodność organizmów tego samego gatunku. Następnie chromatydy rozdzielają się i dzieje się to samo, co w profazie mitozy: otoczka jądra i jąderko znikają i powstaje wrzeciono podziału.
metafaza. W tym czasie chromosomy ustawiają się wzdłuż równika komórki, podczas gdy chromosomy homologiczne są ułożone parami.
Anafaza. Na tym etapie chromosomy przemieszczają się do różnych biegunów komórki. Oznacza to, że każda para struktur homologicznych jest podzielona, jeden z chromosomów znajduje się po jednej stronie, drugi po drugiej.
Telofaza. Tutaj ponownie następuje tworzenie błon jądrowych i jąderek, cytoplazma i organelle oddzielają się i powstają dwie komórki potomne z jednym zestawem chromosomów.

Mejoza II

Zaraz po pierwszej mejozie rozpoczyna się druga. Profaza bardzo krótki. Podąża za nią anafaza, podczas którego chromosomy zajmują pozycję wzdłuż równika, są do nich przymocowane nici wrzeciona podziału. W anafazie oddzielne połówki chromosomów rozchodzą się w kierunku biegunów. W telofaza powstają cztery komórki z jednym zestawem informacji genetycznej. Razem mejoza I i mejoza II nazywane są gametogenezą.

Różnorodność komórek

Komórki somatyczne kręgowców i innych organizmów dzieli się na grupy w zależności od ich przeznaczenia, roli i funkcji tkanek, z których się składają. Pod tym względem mają nieco inną strukturę.

Rodzaje tkanek i cechy ich komórek

Wśród tkanek zwierząt wyróżnia się następujące odmiany: powłokowe, łączne, nerwowe, mięśniowe, krwiowe, limfatyczne. Wszystkie składają się z komórek somatycznych, ale nieco różnią się budową:

I. Cytologia.

II. Struktura komórkowa:

1. membrana;

3. cytoplazma:

a) organelle:

1.siateczka śródplazmatyczna;

2. rybosomy;

3. Kompleks Golgiego;

4.lizosomy;

5. centrum komórkowe;

6.organelle energetyczne.

b) inkluzje komórkowe:

1. węglowodany;

III. Funkcje komórki:

1. podział komórkowy;

2. metabolizm:

a) wymiana tworzyw sztucznych;

b) wymiana energii.

3. drażliwość;

4. rola substancji organicznych w realizacji funkcji komórkowych:

b) węglowodany;

d) kwasy nukleinowe:

IV. Nowe odkrycia w dziedzinie komórki.

Cytolodzy V. Chabarowska.

VI. Wniosek

Cytologia.

Cytologia (z greckiego „cytos” – komórka, „logos” – nauka) to nauka o komórkach. Cytologia bada strukturę i skład chemiczny komórek, funkcje komórek w organizmie zwierząt i roślin, rozmnażanie i rozwój komórek oraz adaptację komórek do warunków środowiskowych.

Współczesna cytologia to złożona nauka. Ma najściślejsze powiązania z innymi naukami biologicznymi, na przykład z botaniką, zoologią, fizjologią, teorią ewolucji świata organicznego, a także z biologią molekularną, chemią, fizyką i matematyką.

Cytologia jest jedną z młodych nauk biologicznych, jej wiek wynosi około 100 lat. Wiek terminu „komórka” wynosi około 300 lat.

Badając komórkę jako najważniejszą jednostkę żyjącą, cytologia zajmuje centralne miejsce w wielu dyscyplinach biologicznych. Badania struktury komórkowej organizmów zapoczątkowały mikroskopy w XVII wieku, w XIX wieku powstała jedna teoria komórkowa dla całego świata organicznego (T. Schwann, 1839). W XX wieku do szybkiego postępu cytologii przyczyniły się nowe metody: mikroskopia elektronowa, znaczniki izotopowe, hodowla komórkowa itp.

Nazwę „komórka” zaproponował Anglik R. Hooke już w 1665 roku, jednak dopiero w XIX wieku zaczęto jej systematyczne badania. Pomimo tego, że komórki mogą być częścią różnych organizmów i narządów (bakterie, jaja, erytrocyty, nerwy itp.), a nawet istnieć jako niezależne (proste) organizmy, odkryto wiele wspólnego w ich strukturze i funkcjach. Chociaż pojedyncza komórka jest najprostszą formą życia, jej struktura jest dość złożona…

Struktura komórkowa.

Komórki znajdują się w substancji międzykomórkowej, która zapewnia im wytrzymałość mechaniczną, odżywianie i oddychanie. Głównymi częściami każdej komórki są cytoplazma i jądro.

Komórka pokryta jest membraną składającą się z kilku warstw cząsteczek, zapewniającą selektywną przepuszczalność substancji. W cytoplazmie znajdują się najmniejsze struktury - organelle. Organelle komórkowe obejmują: retikulum endoplazmatyczne, rybosomy, mitochondria, lizosomy, kompleks Golgiego, centrum komórkowe.

Membrana.

Jeśli spojrzymy pod mikroskopem na komórkę rośliny, na przykład korzenia cebuli, zobaczymy, że jest ona otoczona stosunkowo grubą skorupą. W aksonie kałamarnicy olbrzymiej wyraźnie widać muszlę o zupełnie innym charakterze. Ale otoczka nie wybiera, które substancje wpuścić, a które nie wpuścić do aksonu. Powłoka celi służy jako dodatkowy „wał ziemny”, który otacza i chroni główny mur twierdzy - błonę komórkową z jej automatycznymi bramami, pompami, specjalnymi „obserwatorami”, pułapkami i innymi niesamowitymi urządzeniami.

„Błona jest ścianą fortecy komórki”, ale tylko w tym sensie, że otacza i chroni wewnętrzną zawartość komórki. Komórkę roślinną można oddzielić od zewnętrznej powłoki. Możesz zniszczyć otoczkę bakterii. Wtedy może się wydawać, że w ogóle nie są oddzielone od otaczającego roztworu – to po prostu kawałki galaretki z wewnętrznymi wtrąceniami.

Nowe metody fizyczne, przede wszystkim mikroskopia elektronowa, pozwoliły nie tylko ustalić z całą pewnością obecność membrany, ale także zbadać niektóre jej szczegóły.

Wnętrze komórki i jej błona składają się głównie z tych samych atomów. Atomy te - węgiel, tlen, wodór, azot - znajdują się na początku układu okresowego. Na elektronowej fotografii cienkiego fragmentu komórek błony widoczne są dwie ciemne linie. Na podstawie tych obrazów można dokładnie zmierzyć całkowitą grubość membrany. Jest równy tylko 70-80 A (1A \u003d 10-8 cm), tj. 10 tysięcy razy mniejsza niż grubość ludzkiego włosa.

Zatem błona komórkowa jest bardzo drobnym sitem molekularnym. Membrana jest jednak bardzo specyficznym sitem. Jego pory przypominają raczej długie, wąskie przejścia w murze twierdzy średniowiecznego miasta. Wysokość i szerokość tych przejść jest 10 razy mniejsza niż długość. Ponadto dziury w tym sicie są bardzo rzadkie - pory w niektórych komórkach zajmują tylko jedną milionową powierzchni membrany. Odpowiada to tylko jednemu otworowi w obszarze konwencjonalnego sita włosowego do przesiewania mąki, tj. z zwykłego punktu widzenia membrana wcale nie jest sitem.

Rdzeń.

Jądro jest najbardziej widoczną i największą organellą komórki, która jako pierwsza przyciągnęła uwagę badaczy. Jądro komórkowe (łac. Jądro, greckie Karion) zostało odkryte w 1831 roku przez szkockiego naukowca Roberta Browna. Można to porównać do systemu cybernetycznego, w którym następuje magazynowanie, przetwarzanie i transmisja do cytoplazmy ogromnej informacji zawartej w bardzo małej objętości. Jądro odgrywa główną rolę w dziedziczeniu. Jądro pełni także funkcję przywracania integralności ciała komórki (regeneracja), jest regulatorem wszystkich funkcji życiowych komórki. Kształt jądra jest najczęściej kulisty lub jajowaty. Najważniejszym składnikiem jądra jest chromatyna (od greckiego chroma - kolor, kolor) - substancja dobrze barwiąca barwnikami jądrowymi.

Jądro jest oddzielone od cytoplazmy podwójną błoną, która jest bezpośrednio połączona z retikulum endoplazmatycznym i kompleksem Golgiego. Na błonie jądrowej stwierdzono pory, przez które (a także przez zewnętrzną błonę cytoplazmatyczną) niektóre substancje przechodzą łatwiej niż inne, tj. pory zapewniają selektywną przepuszczalność membrany.

Wewnętrzną zawartością jądra jest sok jądrowy wypełniający przestrzeń pomiędzy strukturami jądra. Jądro zawsze zawiera jedno lub więcej jąder. Rybosomy powstają w jąderku. Istnieje zatem bezpośredni związek między aktywnością komórki a wielkością jąderek: im aktywniej przebiegają procesy biosyntezy białek, tym jąderka są większe i odwrotnie, w komórkach, w których synteza białek jest ograniczona, jąderka są albo bardzo małe lub całkowicie nieobecne.

W jądrze znajdują się formacje nitkowate - chromosomy. Jądro komórki ludzkiego ciała (z wyjątkiem komórek płciowych) zawiera 46 chromosomów. Chromosomy są nosicielami dziedzicznych skłonności organizmu, przekazywanych z rodziców na potomstwo.

Większość komórek zawiera jedno jądro, ale zdarzają się również komórki wielojądrowe (w wątrobie, mięśniach itp.). Usunięcie jądra czyni komórkę niezdolną do życia.

Cytoplazma.

Cytoplazma to półpłynna, bezbarwna, śluzowa masa zawierająca 75-85% wody, 10-12% białek i aminokwasów, 4-6% węglowodanów, 2-3% tłuszczów i lipidów, 1% substancji nieorganicznych i innych. Zawartość cytoplazmatyczna komórki może się poruszać, co przyczynia się do optymalnego rozmieszczenia organelli, najlepszego przebiegu reakcji biochemicznych, uwalniania produktów przemiany materii itp. Warstwa cytoplazmy tworzy różne formacje: rzęski, wici, powierzchowne narośla

Cytoplazma jest przesiąknięta złożonym układem siateczek związanym z zewnętrzną błoną plazmatyczną i składającym się z kanalików, pęcherzyków i spłaszczonych worków, które komunikują się ze sobą. Taki układ sieciowy nazywany jest układem wakuolowym.

Organelle.

Cytoplazma zawiera wiele drobnych struktur komórkowych - organelli pełniących różne funkcje. Organelle zapewniają życie komórce.

Siateczka endoplazmatyczna.

Nazwa tego organoidu odzwierciedla jego położenie w centralnej części cytoplazmy (gr. „endon” – wewnątrz). EPS to bardzo rozgałęziony układ kanalików, kanalików, pęcherzyków, cystern o różnych rozmiarach i kształtach, ograniczonych błonami z cytoplazmy komórki.

EPS jest dwojakiego rodzaju: granulowany, składający się z kanalików i cystern, których powierzchnia jest usiana ziarnami (granulkami) oraz agranulowany, tj. gładka (bez ziaren). Granulki w retikulum endoplazmatycznym to nic innego jak rybosomy. Co ciekawe, w komórkach zarodków zwierzęcych obserwuje się głównie ziarnisty ER, natomiast w postaciach dorosłych obserwuje się agranulowany ER. Wiedząc, że rybosomy w cytoplazmie służą jako miejsce syntezy białek, można założyć, że w komórkach aktywnie syntetyzujących białko dominuje ziarnisty ER. Uważa się, że sieć agranulowana jest w większym stopniu zapewniona w komórkach, w których zachodzi aktywna synteza lipidów (tłuszczów i substancji tłuszczopodobnych).

Obydwa typy retikulum endoplazmatycznego nie tylko uczestniczą w syntezie substancji organicznych, ale także gromadzą je i transportują do miejsca przeznaczenia, regulują metabolizm między komórką a jej otoczeniem.

Rybosomy.

Rybosomy to niebłonowe organelle komórkowe składające się z kwasu rybonukleinowego i białka. Ich wewnętrzna struktura jest nadal w dużej mierze tajemnicą. W mikroskopie elektronowym wyglądają jak granulki zaokrąglone lub w kształcie grzyba.

Każdy rybosom jest podzielony rowkiem na duże i małe części (podjednostki). Często kilka rybosomów jest połączonych nicią specjalnego kwasu rybonukleinowego (RNA), zwanego przekaźnikiem (i-RNA). Rybosomy pełnią unikalną funkcję syntezy cząsteczek białek z aminokwasów.

Kompleks Golgiego.

Produkty biosyntezy dostają się do światła wnęk i kanalików EPS, gdzie są skoncentrowane w specjalnym aparacie - kompleksie Golgiego, zlokalizowanym w pobliżu jądra. Kompleks Golgiego bierze udział w transporcie produktów biosyntezy na powierzchnię komórki i ich usuwaniu z komórki, w tworzeniu lizosomów itp.

Kompleks Golgiego został odkryty przez włoskiego cytologa Camilio Golgiego (1844 - 1926) i w 1898 roku nazwano go kompleksem Golgiego (aparatem). Białka powstałe w rybosomach przedostają się do kompleksu Golgiego, a gdy są potrzebne innej organelli, część kompleksu Golgiego zostaje oddzielona i białko dostarczane jest we wskazane miejsce.

Lizosomy.

Lizosomy (od greckiego „Liseo” – rozpuszczam i „Soma” – ciało) to organelle komórkowe o owalnym kształcie, otoczone jednowarstwową błoną. Zawierają zestaw enzymów rozkładających białka, węglowodany i lipidy. W przypadku uszkodzenia błony lizosomalnej enzymy zaczynają się rozkładać i niszczyć wewnętrzną zawartość komórki, a ona umiera.

Centrum komórek.

Centrum komórkowe można zaobserwować w komórkach zdolnych do podziału. Składa się z dwóch korpusów w kształcie pręta - centrioli. Znajdując się w pobliżu jądra i kompleksu Golgiego, centrum komórkowe bierze udział w procesie podziału komórki, w tworzeniu wrzeciona podziału.

organelle energetyczne.

Mitochondria (greckie „mitos” – nić, „chondrion” – granulka) nazywane są stacjami energetycznymi komórki. Nazwa ta wynika z faktu, że to właśnie w mitochondriach wydobywana jest energia zawarta w składnikach odżywczych. Kształt mitochondriów jest zmienny, jednak najczęściej mają one postać włókienek lub granulek. Ich wielkość i liczba są również zmienne i zależą od aktywności funkcjonalnej komórki.

Mikrografy elektronowe pokazują, że mitochondria składają się z dwóch błon: zewnętrznej i wewnętrznej. Wewnętrzna błona tworzy wyrostki zwane cristae, które są całkowicie pokryte enzymami. Obecność cristae zwiększa całkowitą powierzchnię mitochondriów, co jest ważne dla aktywnej aktywności enzymów.

Mitochondria mają swój własny, specyficzny DNA i rybosomy. Pod tym względem rozmnażają się niezależnie podczas podziału komórki.

Chloroplasty - w kształcie dysku lub kuli z podwójną otoczką - zewnętrzną i wewnętrzną. Wewnątrz chloroplastu znajdują się także DNA, rybosomy oraz specjalne struktury błonowe – grana, połączone ze sobą i wewnętrzną błoną chloroplastu. Błony Gran zawierają chlorofil. Dzięki chlorofilowi znajdującemu się w chloroplastach energia światła słonecznego zamieniana jest na energię chemiczną ATP (trifosforan adenozyny). Energia ATP jest wykorzystywana w chloroplastach do syntezy węglowodanów z dwutlenku węgla i wody.

Inkluzje komórkowe.

Wtrącenia komórkowe obejmują węglowodany, tłuszcze i białka.

Węglowodany. Węglowodany składają się z węgla, wodoru i tlenu. Węglowodany obejmują glukozę, glikogen (skrobię zwierzęcą). Wiele węglowodanów jest dobrze rozpuszczalnych w wodzie i są głównymi źródłami energii dla wszystkich procesów życiowych. Rozkład jednego grama węglowodanów uwalnia 17,2 kJ energii.

Tłuszcze. Tłuszcze składają się z tych samych pierwiastków chemicznych co węglowodany. Tłuszcze są nierozpuszczalne w wodzie. Są częścią błon komórkowych. Tłuszcze służą również jako rezerwowe źródło energii w organizmie. Przy całkowitym rozpadzie jednego grama tłuszczu uwalniane jest 39,1 kJ energii.

Wiewiórki. Białka są podstawową substancją komórki. Białka składają się z węgla, wodoru, tlenu, azotu i siarki. Białka często zawierają fosfor. Białka służą jako główny materiał budulcowy. Biorą udział w tworzeniu błon komórkowych, jąder, cytoplazmy, organelli. Wiele białek działa jak enzymy (przyspieszacze reakcji chemicznych). W jednej komórce znajduje się aż 1000 różnych białek. Kiedy białka rozkładają się w organizmie, uwalniana jest w przybliżeniu taka sama ilość energii, jak podczas rozkładu węglowodanów.

Wszystkie te substancje gromadzą się w cytoplazmie komórki w postaci kropli i ziaren o różnej wielkości i kształcie. Są okresowo syntetyzowane w komórce i wykorzystywane w procesie metabolicznym.

Funkcje komórki.

Komórka pełni różne funkcje: podział komórkowy, metabolizm i drażliwość.

Podział komórek.

Podział jest rodzajem reprodukcji komórek. Podczas podziału komórki chromosomy są wyraźnie widoczne. Zestaw chromosomów w komórkach organizmu, charakterystyczny dla danego gatunku roślin i zwierząt, nazywany jest kariotypem.

W każdym organizmie wielokomórkowym istnieją dwa rodzaje komórek - somatyczne (komórki organizmu) i komórki rozrodcze lub gamety. W komórkach rozrodczych liczba chromosomów jest dwa razy mniejsza niż w komórkach somatycznych. W komórkach somatycznych wszystkie chromosomy występują parami – taki zestaw nazywa się diploidalnym i oznacza się przez 2n. Sparowane chromosomy (identyczne pod względem wielkości, kształtu, struktury) nazywane są homologicznymi.

W komórkach rozrodczych każdy z chromosomów ma jedną liczbę. Taki zbiór nazywamy haploidalnym i oznaczamy przez n.

Mitoza jest najczęstszą metodą podziału komórek somatycznych. Podczas mitozy komórka przechodzi przez szereg kolejnych etapów lub faz, w wyniku czego każda komórka potomna otrzymuje ten sam zestaw chromosomów, co komórka macierzysta.

Podczas przygotowania komórki do podziału – w okresie międzyfazowym (okres pomiędzy dwoma aktami podziału) liczba chromosomów podwaja się. Wzdłuż każdego pierwotnego chromosomu syntetyzowana jest dokładna kopia ze związków chemicznych obecnych w komórce. Podwójny chromosom składa się z dwóch połówek - chromatyd. Każda chromatyda zawiera jedną cząsteczkę DNA. W okresie interfazy w komórce zachodzi proces biosyntezy białek, a wszystkie najważniejsze struktury komórki również ulegają podwojeniu. Czas trwania interfazy wynosi średnio 10-20 godzin. Potem następuje proces podziału komórek – mitoza.

Podczas mitozy komórka przechodzi przez cztery fazy: profazę, metafazę, anafazę i telofazę.

W profazie wyraźnie widoczne są centriole – organelle, które odgrywają pewną rolę w podziale chromosomów potomnych. Centriole dzielą się i rozchodzą do różnych biegunów. Od nich odchodzą nici, tworząc wrzeciono podziału, które reguluje rozchodzenie się chromosomów do biegunów dzielącej się komórki. Pod koniec profazy błona jądrowa rozpada się, jąderko zanika, chromosomy spiralizują się i skracają.

Metafaza charakteryzuje się obecnością wyraźnie widocznych chromosomów zlokalizowanych w płaszczyźnie równikowej komórki. Każdy chromosom składa się z dwóch chromatyd i ma zwężenie - centromer, do którego przymocowane są włókna wrzeciona. Po podziale centromeru każda chromatyda staje się niezależnym chromosomem potomnym.

W anafazie chromosomy potomne przemieszczają się do różnych biegunów komórki.

W ostatnim etapie – telofazie – chromosomy ponownie się rozwijają i przybierają postać długich, cienkich nitek. Wokół nich powstaje otoczka jądrowa, a w jądrze tworzy się jąderko.

W procesie podziału cytoplazmy wszystkie jej organelle są równomiernie rozmieszczone wśród komórek potomnych. Cały proces mitozy trwa zwykle 1-2 godziny.

W wyniku mitozy wszystkie komórki potomne zawierają ten sam zestaw chromosomów i te same geny. Zatem mitoza jest metodą podziału komórek, która polega na dokładnym rozmieszczeniu materiału genetycznego pomiędzy komórkami potomnymi, przy czym obie komórki potomne otrzymują diploidalny zestaw chromosomów.

Biologiczne znaczenie mitozy jest ogromne. Funkcjonowanie narządów i tkanek organizmu wielokomórkowego nie byłoby możliwe bez zachowania tego samego materiału genetycznego w niezliczonych pokoleniach komórkowych. Mitoza zapewnia tak ważne procesy życiowe, jak rozwój embrionalny, wzrost, utrzymanie integralności strukturalnej tkanek przy ciągłej utracie komórek podczas ich funkcjonowania (wymiana martwych erytrocytów, nabłonka jelitowego itp.), Odbudowa narządów i tkanek po uszkodzeniu.

Metabolizm.

Główną funkcją komórki jest metabolizm. Z substancji międzykomórkowej składniki odżywcze i tlen stale dostają się do komórek i uwalniane są produkty rozpadu. W ten sposób komórki ludzkie absorbują tlen, wodę, glukozę, aminokwasy, sole mineralne, witaminy i usuwają dwutlenek węgla, wodę, mocznik, kwas moczowy itp.

Zestaw substancji właściwych komórkom ludzkim jest także nieodłączny od wielu innych komórek organizmów żywych: wszystkich komórek zwierzęcych, niektórych mikroorganizmów. W komórkach roślin zielonych charakter substancji jest znacząco różny: ich substancjami spożywczymi są dwutlenek węgla i woda oraz uwalniany jest tlen. U niektórych bakterii żyjących na korzeniach roślin strączkowych (wyka, groch, koniczyna, soja) azot atmosferyczny służy jako substancja spożywcza i wydalane są sole kwasu azotowego. W mikroorganizmie osadzającym się w szambach i bagnach siarkowodór służy jako substancja spożywcza i uwalniana jest siarka, pokrywając powierzchnię wody i gleby żółtą powłoką siarki.

Tak więc w komórkach różnych organizmów charakter pożywienia i wydalanych substancji jest różny, ale ogólne prawo obowiązuje wszystkich: podczas gdy komórka żyje, następuje ciągły przepływ substancji - ze środowiska zewnętrznego do komórki i od komórkę do środowiska zewnętrznego.

Metabolizm spełnia dwie funkcje. Pierwszą funkcją jest dostarczenie komórce materiału budowlanego. Z substancji wchodzących do komórki - aminokwasów, glukozy, kwasów organicznych, nukleotydów - komórka w sposób ciągły ulega biosyntezie białek, węglowodanów, lipidów, kwasów nukleinowych. Biosynteza polega na tworzeniu białek, tłuszczów, węglowodanów i ich związków z prostszych substancji. W procesie biosyntezy powstają substancje charakterystyczne dla niektórych komórek organizmu. Na przykład białka są syntetyzowane w komórkach mięśniowych, które zapewniają ich skurcz. Z białek powstają węglowodany, lipidy, kwasy nukleinowe, ciało komórki, jej błony, organelle. Reakcje biosyntezy są szczególnie aktywne w młodych, rosnących komórkach. Jednak biosynteza substancji stale zachodzi w komórkach, które zakończyły wzrost i rozwój, ponieważ skład chemiczny komórki jest wielokrotnie aktualizowany w trakcie jej życia. Stwierdzono, że „żywotność” cząsteczek białek komórkowych waha się od 2-3 godzin do kilku dni. Po tym okresie ulegają zniszczeniu i zastąpieniu nowo zsyntetyzowanymi. W ten sposób komórka zachowuje swoje funkcje i skład chemiczny.

Nazywa się zespół reakcji, które przyczyniają się do budowy komórki i odnowienia jej składu wymiana plastiku(Greckie „plastikos” - sztukaterie, rzeźby).

Drugą funkcją metabolizmu jest dostarczanie komórce energii. Wszelkie przejawy aktywności życiowej (ruch, biosynteza substancji, wytwarzanie ciepła itp.) wymagają wydatku energii. Do zaopatrzenia komórki w energię wykorzystywana jest energia reakcji chemicznych, która uwalniana jest w wyniku rozszczepienia napływających substancji. Energia ta jest przekształcana w inne rodzaje energii. Zespół reakcji zapewniających komórkom energię nazywa się wymiana energii.

Wymiana tworzyw sztucznych i energii są ze sobą nierozerwalnie powiązane. Z jednej strony wszystkie reakcje wymiany plastycznej wymagają nakładu energii. Z drugiej strony, do realizacji reakcji metabolizmu energetycznego konieczna jest ciągła synteza enzymów, ponieważ „żywotność” cząsteczek enzymów jest niewielka.

Poprzez wymianę plastyczną i energetyczną komórka łączy się ze środowiskiem zewnętrznym. Procesy te są głównym warunkiem utrzymania życia komórki, źródłem jej wzrostu, rozwoju i funkcjonowania.

Żywa komórka jest systemem otwartym, ponieważ pomiędzy komórką a otoczeniem zachodzi ciągła wymiana materii i energii.

Drażliwość.

Żywe komórki są w stanie reagować na zmiany fizyczne i chemiczne w swoim środowisku. Ta właściwość komórek nazywa się drażliwością lub pobudliwością. Jednocześnie komórka przechodzi ze stanu spoczynku do stanu roboczego - wzbudzenia. Po wzbudzeniu w komórkach zmienia się szybkość biosyntezy i rozkładu substancji, zużycie tlenu i zmiana temperatury. W stanie wzbudzonym różne komórki pełnią swoje własne funkcje. Komórki gruczołowe tworzą i wydzielają substancje, komórki mięśniowe kurczą się, w komórkach nerwowych powstaje słaby sygnał elektryczny - impuls nerwowy, który może rozprzestrzeniać się wzdłuż błon komórkowych.

Rola związków organicznych w realizacji funkcji komórkowych.

Główną rolę w realizacji funkcji komórkowych odgrywają związki organiczne. Wśród nich największe znaczenie mają białka, tłuszcze, węglowodany i kwasy nukleinowe.

Białka to duże cząsteczki składające się z setek i tysięcy jednostek elementarnych - aminokwasów. W sumie w żywej komórce znanych jest 20 rodzajów aminokwasów. Nazwa aminokwasu wynikała z zawartości w jego składzie grupy aminowej NH2.

Białka zajmują szczególne miejsce w metabolizmie. F. Engels tak ocenił tę rolę białek: „Życie jest sposobem istnienia ciał białkowych, którego istotnym punktem jest ciągła wymiana substancji z otaczającą je przyrodą zewnętrzną, a wraz z ustaniem tego metabolizmu życie także zatrzymuje się, co prowadzi do rozkładu białek.” I rzeczywiście, wszędzie tam, gdzie jest życie, można spotkać wiewiórki.

Białka są częścią cytoplazmy, hemoglobiny, osocza krwi, wielu hormonów, ciał odpornościowych, utrzymują stałość środowiska wodno-solnego organizmu. Bez białek nie ma wzrostu. Enzymy, które z konieczności biorą udział we wszystkich etapach metabolizmu, mają charakter białkowy.

Węglowodany.

Węglowodany dostają się do organizmu w postaci skrobi. Węglowodany, rozłożone w przewodzie pokarmowym na glukozę, są wchłaniane do krwi i wchłaniane przez komórki.

Węglowodany są głównym źródłem energii, szczególnie przy wzmożonej pracy mięśni. Ponad połowa energii, którą organizm dorosłego otrzymuje z węglowodanów. Końcowymi produktami metabolizmu węglowodanów są dwutlenek węgla i woda.

We krwi ilość glukozy utrzymuje się na stosunkowo stałym poziomie (około 0,11%). Spadek zawartości glukozy powoduje obniżenie temperatury ciała, zaburzenie czynności układu nerwowego i uczucie zmęczenia. Zwiększenie ilości glukozy powoduje jej odkładanie się w wątrobie w postaci rezerwowej skrobi zwierzęcej – glikogenu. Wartość glukozy dla organizmu nie ogranicza się do jej roli jako źródła energii. Glukoza jest częścią cytoplazmy i dlatego jest niezbędna do tworzenia nowych komórek, zwłaszcza w okresie wzrostu.

Węglowodany odgrywają również ważną rolę w metabolizmie ośrodkowego układu nerwowego. Przy gwałtownym spadku ilości cukru we krwi obserwuje się zaburzenia układu nerwowego. Występują drgawki, delirium, utrata przytomności, zmiany w czynności serca.

Tłuszcz pokarmowy w przewodzie pokarmowym rozkłada się na glicerol i kwasy tłuszczowe, które wchłaniają się głównie do limfy, a tylko częściowo do krwi.

Tłuszcz jest wykorzystywany przez organizm jako bogate źródło energii. Rozkład jednego grama tłuszczu w organizmie uwalnia dwukrotnie więcej energii niż rozkład tej samej ilości białek i węglowodanów. Tłuszcze wchodzą także w skład komórek (cytoplazmy, jądra, błon komórkowych), gdzie ich ilość jest stała i stała.

Nagromadzenie tłuszczu może pełnić inne funkcje. Na przykład tłuszcz podskórny zapobiega zwiększonemu przenoszeniu ciepła, tłuszcz okołonerkowy chroni nerki przed siniakami itp.

Brak tłuszczu w pożywieniu zaburza pracę centralnego układu nerwowego i narządów rozrodczych, zmniejsza odporność na różne choroby.

Wraz z tłuszczami organizm otrzymuje witaminy rozpuszczalne w nich (witaminy A, D, E itp.), które mają istotne znaczenie dla człowieka.

Kwasy nukleinowe.

Kwasy nukleinowe powstają w jądrze komórkowym. Stąd wzięła się nazwa (łac. „Nucleus” – rdzeń). Jako część chromosomów, kwasy nukleinowe biorą udział w przechowywaniu i przekazywaniu dziedzicznych właściwości komórki. Kwasy nukleinowe zapewniają tworzenie białek.

Cząsteczka DNA – kwas dezoksyrybonukleinowy – została odkryta w jądrach komórkowych już w 1868 roku przez szwajcarskiego lekarza I.F. Misher. Później dowiedzieliśmy się, że DNA znajduje się w chromosomach jądra.

Główna funkcja DNA ma charakter informacyjny: kolejność jego czterech nukleotydów (nukleotyd - monomer; monomer - substancja składająca się z powtarzających się jednostek elementarnych) niesie ze sobą ważne informacje - określa kolejność aminokwasów w liniowych cząsteczkach białka, tj. ich pierwotną strukturę. Zespół białek (enzymy, hormony) decyduje o właściwościach komórki i organizmu. Cząsteczki DNA przechowują informację o tych właściwościach i przekazują je kolejnym pokoleniom, czyli tzw. DNA jest nośnikiem informacji dziedzicznej.

RNA – kwas rybonukleinowy – jest bardzo podobny do DNA i również zbudowany jest z czterech rodzajów monomerycznych nukleotydów. Główna różnica między RNA i DNA polega na tym, że cząsteczka ma pojedynczą, a nie podwójną nić.

Istnieje kilka typów RNA, z których wszystkie biorą udział w realizacji dziedzicznej informacji przechowywanej w cząsteczkach DNA poprzez syntezę białek.

Bardzo ważną rolę w bioenergetyce komórki odgrywa nukleotyd adenylowy, do którego przyłączone są dwie reszty kwasu fosforowego. Substancja ta nazywa się trifosforanem adenozyny (ATP). ATP jest uniwersalnym biologicznym akumulatorem energii: energia świetlna Słońca oraz energia zawarta w spożywanym pożywieniu magazynowana jest w cząsteczkach ATP.

Wszystkie komórki wykorzystują energię ATP (E) do procesów biosyntezy, przepływu impulsów nerwowych, luminescencji i innych procesów życiowych.

Nowe odkrycia w dziedzinie komórki.

Komórki nowotworowe.

Dwóch Brytyjczyków i Amerykanin podzielą się Nagrodą Nobla w dziedzinie medycyny za rok 2001. Ich odkrycia z zakresu rozwoju komórek mogą doprowadzić do opracowania nowych metod walki z nowotworami.
Według rzecznika Komitetu Nobla nagrodą w wysokości 943 000 dolarów podzielą się naukowcy zajmujący się medycyną.61-letni Amerykanin Leland Hartwell pracuje w Centrum Badań nad Rakiem im. Freda Hutchisona w Seattle. Brytyjczyk, 58-letni Timothy Hunt i 52-letni Paul Nurse, są pracownikami biur Royal Cancer Research Foundation w Hertfordshire i Londynie.

Odkrycia naukowe dokonane przez laureatów dotyczą cyklu życiowego komórek nowotworowych. W szczególności odkryli kluczowe regulatory podziału komórek - naruszenie tego procesu prowadzi do pojawienia się komórek nowotworowych. Wyniki badań mogą mieć zastosowanie w diagnostyce choroby i są istotne dla perspektywy stworzenia nowych metod leczenia nowotworów.
Trzej zwycięzcy zostali wyłonieni rankiem 08.10.01 w wyniku głosowania członków komisji, które odbyło się w Instytucie Karolinska w Sztokholmie.

Klonowanie.

Sklonowana owca Dolly pokazała światu technologię uzyskania dokładnej kopii zwierzęcia z dorosłej komórki. Uzyskanie dokładnej kopii danej osoby stało się zasadniczo możliwe.

A teraz ludzkość staje przed pytaniem: co się stanie, jeśli ktoś wykorzysta tę szansę? ..

Jeśli pamiętasz o przeszczepianiu narządów, które pozwala na wymianę jednej lub większej liczby „części zamiennych”, to klonowanie teoretycznie pozwala zapewnić całkowitą wymianę „agregatu” zwanego ciałem ludzkim.

Tak, to jest rozwiązanie problemu osobistej nieśmiertelności! Przecież dzięki klonowaniu chorobę, niepełnosprawność, a nawet śmierć można wykluczyć z własnych planów na życie!

Brzmi miło, prawda? Zwłaszcza, gdy weźmie się pod uwagę, że kopie muszą być żywe, a jednocześnie znajdować się w takim stanie, aby przynajmniej nie uległy zniszczeniu. Czy potrafisz sobie wyobrazić te „magazyny” żywych ludzkich „części zamiennych”?

Ale jest też druga „korzyść” – wykorzystanie klonowania nie tylko w celu uzyskania narządów, ale także do prowadzenia badań i eksperymentów na żywym „materiale”.

Jednak dosłownie każdy – od naukowców po ogół społeczeństwa – ma świadomość, że hodowanie człowieka na „częściach zamiennych” rodzi wiele pytań etycznych. Już teraz społeczność światowa posiada dokumenty, według których nie powinno to być dozwolone. Konwencja Praw Człowieka ustanawia zasadę: „Interesy i dobro istoty ludzkiej muszą mieć pierwszeństwo przed jednostronnie rozpatrywanymi interesami społeczeństwa i rozwojem nauki”.

Rosyjskie ustawodawstwo ustanawia również bardzo rygorystyczne ograniczenia dotyczące wykorzystania materiału ludzkiego. Tym samym zaproponowana przez lekarzy nowelizacja projektu „Ustawy o prawach reprodukcyjnych obywateli i gwarancjach ich realizacji” zawiera zapis: „Zarodek ludzki nie może być celowo pozyskiwany ani klonowany w celach naukowych, farmakologicznych lub terapeutycznych”.

Generalnie dyskusje na ten temat na świecie są dość burzliwe. Jeśli amerykańscy eksperci z Federalnej Komisji ds. Biotechnologii dopiero zaczynają badać kwestie prawne i etycznych aspektów tego odkrycia i przedłożenia go sądowi ustawodawczemu, Watykan pozostał wierny swemu dotychczasowemu stanowisku, stwierdzając niedopuszczalność ingerencji człowieka w procesy reprodukcji i w ogóle w materiał genetyczny ludzi i zwierząt. Teolodzy islamscy wyrażają obawę, że klonowanie ludzi zakłóci i tak już rozpowszechnioną instytucję małżeństwa. Hindusi i buddyści zastanawiają się, jak powiązać klonowanie z kwestiami karmy i dharmy.

Negatywny stosunek do samego klonowania ludzi ma także Światowa Organizacja Zdrowia /WHO/. Dyrektor generalny WHO Hiroshi Nakajima uważa, że „wykorzystywanie klonowania do celów produkcji ludzkiej jest niedopuszczalne z etycznego punktu widzenia”. Specjaliści WHO wychodzą z faktu, że zastosowanie metody klonowania u ludzi naruszałoby tak podstawowe zasady nauk medycznych i prawa, jak poszanowanie godności ludzkiej i bezpieczeństwo potencjału genetycznego człowieka.

WHO nie sprzeciwia się jednak badaniom nad klonowaniem komórek, ponieważ mogłoby to być przydatne w szczególności w diagnostyce i badaniu nowotworów. Lekarze nie sprzeciwiają się klonowaniu zwierząt, co może przyczynić się do badania chorób dotykających ludzi. Jednocześnie WHO uważa, że choć klonowanie zwierząt może przynieść medycynie znaczne korzyści, należy zawsze zachować czujność i pamiętać o możliwych negatywnych konsekwencjach, takich jak przeniesienie chorób zakaźnych ze zwierząt na ludzi.

Obawy wyrażane przed klonowaniem we współczesnych kulturach Zachodu i Wschodu są całkiem zrozumiałe. Jakby podsumowując, słynny francuski cytobiolog Pierre Chambon proponuje 50-letnie moratorium na inwazję ludzkich chromosomów, jeśli nie ma to na celu eliminacji defektów i chorób genetycznych.

I tu pojawia się kolejne pytanie, nie bez znaczenia: czy dusza jest klonowana? Czy w ogóle można uznać osobę sztuczną za osobę nią obdarzoną?

Stanowisko Kościoła w tej kwestii jest absolutnie jednoznaczne. „Nawet jeśli rękami naukowców stworzą taką sztuczną osobę, nie będzie ona miała duszy, co oznacza, że nie jest osobą, ale zombie” – ojciec Oleg, kapłan Kościoła Wniebowstąpienia Chrystusa, wierzy.

Ale przedstawiciel Kościoła nie wierzy w możliwość stworzenia sklonowanej osoby, ponieważ jest przekonany, że tylko Bóg może stworzyć osobę. „Aby komórka DNA mogła rozpocząć proces wzrostu żywego człowieka, wyposażonego w duszę, oprócz związków czysto biologicznych i mechanicznych, musi w tym uczestniczyć duch święty, a przy sztucznym pochodzeniu nie ma czegoś takiego życia."

Cytolodzy z Chabarowska.

Zagadnieniami cytologii i histologii na Terytorium Chabarowskim zajmowali się pracownicy Instytutu Medycznego (obecnie Dalekowschodni Państwowy Uniwersytet Medyczny - FESMU).

U początków stanął Ałow Iosif Aleksandrowicz, kierownik katedry histologii w latach 1952–1961. Od 1962 do 1982 r kierował laboratorium histologicznym w Instytucie Morfologii Człowieka Akademii Nauk Medycznych ZSRR w Moskwie.

Obecnie Katedrą Histologii kieruje Ryzhavsky Boris Yakovlevich (od 1979), który obronił rozprawę doktorską w 1985 roku.

Główne obszary pracy Katedry Histologii to:

Owariektologia (usunięcie jajnika) i jej wpływ na kształtowanie się prawidłowej morfologii kory mózgowej u potomstwa (określane są specjalne wskaźniki ilościowe, na przykład wskaźniki wzrostu itp.)

Wpływ alkoholu i leków nootropowych na potomstwo

Badanie łożyska i jego patologii podczas embriogenezy oraz wpływ tych nieprawidłowości na dalszą ontogenezę.

Do rozwiązania tych problemów stosuje się głównie klasyczne techniki histologiczne.

Sprawami związanymi z komórką i tkankami zajmuje się także Centralne Laboratorium Badawcze (TsNIL) przy FESMU, na którego czele stoi profesor Siergiej Serafimowicz Tymoszin, pod którego kierownictwem obroniono 3 prace doktorskie i 18 prac kandydackich. Z jego inicjatywy i bezpośredniego udziału na terytorium Chabarowska powstało pierwsze laboratorium radioimmunologiczne. Do praktyki lekarskiej wprowadzono metodę oznaczania hormonów i substancji biologicznie czynnych metodami radioimmunologicznymi i enzymatycznymi, która umożliwia wczesną diagnostykę szeregu chorób, w tym onkologicznych.

Wniosek.

Komórka jest niezależną żywą istotą. Żywi się, porusza się w poszukiwaniu pożywienia, wybiera, gdzie iść i co jeść, broni się i nie wpuszcza nieodpowiednich substancji i stworzeń z otoczenia. Wszystkie te zdolności posiadają organizmy jednokomórkowe, na przykład ameba. Komórki tworzące organizm są wyspecjalizowane i nie mają niektórych możliwości wolnych komórek.

Komórka to najmniejsza jednostka życia, która leży u podstaw budowy i rozwoju organizmów roślinnych i zwierzęcych na naszej planecie. Jest to elementarny żywy system zdolny do samoodnowy, samoregulacji, samoreprodukcji. Komórka jest podstawowym budulcem życia. Poza komórką nie ma życia.

Żywa komórka jest podstawą wszystkich form życia na Ziemi - zwierząt i roślin. Wyjątki - a jak wiadomo wyjątki po raz kolejny potwierdzają reguły - to tylko wirusy, nie mogą one jednak funkcjonować poza komórkami, które są „domem”, w którym „żyją” te osobliwe formacje biologiczne.

Bibliografia:

1. Batueva A.S. "Biologia. Kurde, podręcznik dla klasy 9.

2. Vernandsky V.I. „Problemy biogeochemii”.

3. Woroncow N.N., Sukhorukova L.N. „Ewolucja świata organicznego”.

4. Dubinin N., Gubarev V. „Nić życia”.

5. Zatula D.G., Mamedova S.A. Wirus – przyjaciel czy wróg?

6. Karuzina I.P. „Podręcznik z podstaw genetyki”.

7. Lieberman E.A. "Żywa komórka".

8. Polyansky Yu.I. „Biologia ogólna”, podręcznik dla klas 10-11.

9. Prochorow A.M. „Radziecki słownik encyklopedyczny”.

10. Skulachev V. „Opowieści o bioenergetyce”.

11. Khripkova A.G., Kolesov D.V., Mironov V.S., Shepilo I.N. "Ludzka psychologia".

12. Tsuzmer A.M., Petrishina O.L. Biologia, człowiek i jego zdrowie.

13. Chukhrai E.S. Cząsteczka, życie, organizm.

14. Shtrbanova S. „Kim jesteśmy? Książka o życiu, komórkach i naukowcach.

Błona komórkowa. Komórka (ryc. 1.1), jako żywy układ, musi utrzymywać określone warunki wewnętrzne: stężenie różnych substancji, temperaturę wewnątrz komórki itp. Niektóre z tych parametrów utrzymują się na stałym poziomie, gdyż ich zmiana będzie prowadzić do śmierci komórki, inne mają mniejsze znaczenie dla utrzymania jej aktywności życiowej.

Ryż. 1.1.

Błona komórkowa powinien zapewniać oddzielenie zawartości komórki od otoczenia, aby utrzymać wymagane stężenie substancji wewnątrz komórki, jednocześnie musi być przepuszczalny dla ciągłej wymiany substancji pomiędzy komórką a otoczeniem (ryc. 1.2). Błony ograniczają również wewnętrzne struktury komórki – organelle (organelle) - z cytoplazmy. Nie są to jednak tylko bariery dzielące. Błony komórkowe same w sobie są najważniejszym organem komórki, zapewniającym nie tylko jej strukturę, ale także wiele funkcji. Oprócz oddzielania komórek od siebie i oddzielania ich od środowiska zewnętrznego, błony łączą komórki w tkanki, regulują wymianę między komórką a środowiskiem zewnętrznym, same są miejscem wielu reakcji biochemicznych i służą jako przekaźniki informacji między komórką komórki.

Ryż. 1.2.

Według współczesnych danych błony plazmatyczne są strukturami lipoproteinowymi (lipoproteiny są związkami cząsteczek białka i tłuszczu). Lipidy (tłuszcze) spontanicznie tworzą podwójną warstwę, a białka błonowe „pływają” w niej niczym wyspy na oceanie. W błonach znajduje się kilka tysięcy różnych białek: białka strukturalne, nośniki, enzymy itp. Ponadto pomiędzy cząsteczkami białka znajdują się pory, przez które mogą przechodzić określone substancje. Z powierzchnią błony połączone są specjalne grupy glikozylowe, które biorą udział w procesie rozpoznawania komórek podczas tworzenia tkanki.

Różne rodzaje membran różnią się grubością (zwykle jest to od 5 do 10 nm). Konsystencją membrany przypomina oliwę z oliwek. Najważniejszą właściwością błony komórkowej jest półprzepuszczalność, te. zdolność do przepuszczania tylko niektórych substancji. Przejście różnych substancji przez błonę plazmatyczną jest konieczne, aby dostarczyć do komórki składniki odżywcze i tlen, usunąć toksyczne odpady, stworzyć różnicę w stężeniu poszczególnych pierwiastków śladowych, aby utrzymać aktywność nerwową i mięśniową. Mechanizmy transportu substancji przez błonę.

dyfuzja - gazy, cząsteczki rozpuszczalne w tłuszczach przenikają bezpośrednio przez błonę plazmatyczną, w tym dyfuzja ułatwiona, gdy substancja rozpuszczalna w wodzie przechodzi przez membranę specjalnym kanałem;
osmoza - dyfuzja wody przez błony półprzepuszczalne w kierunku niższego stężenia jonów;
transport aktywny - przeniesienie cząsteczek z obszaru o niższym stężeniu do obszaru o większym za pomocą specjalnych białek transportowych;
endocytoza - przenoszenie cząsteczek za pomocą pęcherzyków (wakuoli) powstałych w wyniku cofnięcia się błony; rozróżnić fagocytozę (wchłanianie cząstek stałych) i pinocytozę (wchłanianie cieczy) (ryc. 1.3);

Ryż. 1.3.

Egzocytoza jest procesem odwrotnym do endocytozy; dzięki niemu można usunąć z komórek cząstki stałe i wydzieliny płynne (ryc. 1.4).

Ryż. 1.4.

Dyfuzja i osmoza nie wymagają dodatkowej energii; Transport aktywny, endocytoza i egzocytoza wymagają zaopatrzenia w energię, którą komórka otrzymuje po rozmrożeniu wchłoniętych przez nią składników odżywczych.

Regulacja przejścia różnych substancji przez błonę plazmatyczną jest jedną z jej najważniejszych funkcji. W zależności od warunków zewnętrznych struktura membrany może się zmieniać: może stać się bardziej płynna, aktywna i przepuszczalna. Przepuszczalność błony jest regulowana przez cholesterol, substancję tłuszczopodobną.

Zewnętrzna struktura komórki jest wspierana przez gęstszą strukturę - Błona komórkowa. Błona komórkowa może mieć bardzo różną budowę (być elastyczna, mieć sztywną ramę, włosie, czułki itp.) i pełnić dość złożone funkcje.

Rdzeń występuje we wszystkich komórkach ludzkiego ciała z wyjątkiem erytrocytów. Z reguły komórka zawiera tylko jedno jądro, ale są wyjątki - na przykład komórki mięśni poprzecznie prążkowanych zawierają wiele jąder. Jądro ma kształt kulisty, jego wymiary wahają się od 10 do 20 mikronów (ryc. 1.5).

Jądro jest oddzielone od cytoplazmy otoczka jądrowa, składający się z dwóch membran - zewnętrznej i wewnętrznej, podobnych do błony komórkowej oraz wąskiej szczeliny między nimi zawierającej półpłynne podłoże; przez pory błony jądrowej następuje intensywna wymiana substancji pomiędzy jądrem a cytoplazmą. Na zewnętrznej błonie skorupy znajduje się wiele rybosomów - organelli syntetyzujących białko.

Ryż. 1,5.

Pod otoczką nuklearną jest karioplazma (sok jądrowy), który otrzymuje substancje z cytoplazmy. Karioplazma zawiera chromosomy (wydłużone struktury zawierające DNA, w których „zapisana jest” informacja o budowie białek specyficznych dla danej komórki – informacja dziedziczna, czyli genetyczna) oraz jąderka (zaokrąglone struktury w jądrze, w których zachodzi tworzenie rybosomów).

Nazywa się zestaw chromosomów zawartych w jądrze zestaw chromosomów. Liczba chromosomów w komórkach somatycznych jest parzysta - diploidalna (u ludzi są to 44 autosomy i 2 chromosomy płciowe określające płeć), komórki płciowe biorące udział w zapłodnieniu mają połowę zestawu (u ludzi 22 autosomy i 1 chromosom płciowy) ( Ryc. 1.6).

Najważniejszą funkcją jądra jest przekazywanie informacji genetycznej komórkom potomnym: podczas podziału komórki jądro dzieli się na dwie części, a znajdujące się w nim DNA jest kopiowane (replikacja DNA) – dzięki temu każda komórka potomna otrzymuje pełną informację z pierwotnej (matki) komórki (patrz ryc. rozmnażanie komórek).

Cytoplazma(cytozol) - galaretowata substancja zawierająca około 90% wody, w której znajdują się wszystkie organelle, zawiera prawdziwe i koloidalne roztwory składników odżywczych i nierozpuszczalnych produktów przemiany materii, zachodzą procesy biochemiczne: glikoliza, synteza kwasów tłuszczowych, kwasów nukleinowych i innych Substancje. Organelle w cytoplazmie poruszają się, sama cytoplazma wykonuje również okresowy aktywny ruch - cykl jeziora.

Struktury komórkowe(organelle lub organelle) to „organy wewnętrzne” komórki (Tabela 1.1). Zapewniają procesy życiowe komórki, wytwarzanie przez komórkę pewnych substancji (wydzielanie, hormony, enzymy), ogólną aktywność tkanek organizmu, zdolność do wykonywania funkcji specyficznych dla danej tkanki, od których zależy ich aktywność życiowa. Struktury komórki, podobnie jak sama komórka, przechodzą swoje cykle życiowe: rodzą się (powstają w wyniku reprodukcji), aktywnie funkcjonują, starzeją się i zapadają. Większość komórek organizmu jest w stanie zregenerować się na poziomie subkomórkowym dzięki reprodukcji i odnowie organelli wchodzących w skład jego struktury.

Ryż. 1.6.

Tabela 1.1

Organelle komórkowe, ich budowa i funkcje

Organelle	Struktura
Cytoplazma	Zamknięty w błonie zewnętrznej zawiera różne organelle. Jest reprezentowany przez koloidalny roztwór soli i substancji organicznych, penetrowany przez cytoszkielet (układ włókien białkowych)	Łączy wszystkie struktury komórkowe w jeden system, zapewnia środowisko do występowania reakcji biochemicznych, wymiany substancji i energii w komórce
zewnętrzna błona komórkowa	Dwie warstwy białka jednocząsteczkowego, pomiędzy którymi znajduje się dwucząsteczkowa warstwa lipidów, w warstwie lipidowej znajdują się dziury - pory	Ogranicza komórkę, oddziela ją od środowiska, ma selektywną przepuszczalność, aktywnie reguluje metabolizm i energię z otoczeniem, odpowiada za łączenie komórek w tkankach, zapewnia pinocytozę i fagocytozę; reguluje gospodarkę wodną komórki i usuwa z niej „żużle” – produkty przemiany materii
Siateczka śródplazmatyczna (ER)	Układ kanalików, kanalików, cystern, pęcherzyków utworzonych przez ultramikroskopowe membrany, połączonych w jedną całość z zewnętrzną błoną otoczki jądrowej i zewnętrzną błoną komórkową. Granulowany ES zawiera rybosomy, gładki ES nie ma rybosomów.	Transport substancji wewnątrz komórki i pomiędzy sąsiadującymi komórkami; podział komórki na sektory, w których mogą zachodzić różne procesy. Granulowany ES bierze udział w syntezie białek. W kanałach ES zachodzi synteza białek, tłuszczów, transport ATP.
Rybosomy	Małe kuliste organelle zbudowane z RNA i białka	Przeprowadzić syntezę białek
Aparat Golgiego	Mikroskopijne organelle jednobłonowe, składające się ze stosu płaskich cystern, wzdłuż których krawędzi odchodzą kanaliki, oddzielające małe pęcherzyki	W pęcherzykach gromadzą się produkty procesów metabolicznych komórki. Ułożone w pęcherzyki przedostają się do cytoplazmy i są albo wykorzystywane, albo wydalane jako odpady.
Lizosomy	Organelle jednobłonowe, których liczba zależy od aktywności życiowej komórki. Lizosomy zawierają enzymy wytwarzane przez rybosomy.	Trawienie składników odżywczych. funkcję ochronną. Autoliza (samorozpuszczenie organelli i samej komórki w warunkach głodu pożywienia lub tlenu)

reprodukcja komórek

Wszystkie komórki powstają w wyniku podziału. Cykl życia komórki obejmuje dwa etapy: interfazę i mitozę. Podczas interfaza masa komórki wzrasta („komórka „rośnie”). Niektóre komórki (na przykład komórki tkanki nerwowej) pozostają na tym etapie bez przejścia do następnego, inne (komórki większości tkanek zdolne do wzrostu i regeneracji) wraz ze wzrostem masy podczas interfazy, chromosomalny DNA podwaja się i komórka wchodzi w fazę mitozy (ryc. 1.7).

Mitoza podzielony na profazę (błona jądrowa ulega zniszczeniu, chromosomy są oddzielane i łączone specjalnymi mikrotubulami, które kierują ich ruch do biegunów dzielącej się komórki - centrioli); metafaza (chromosomy ustawiają się wzdłuż równika dzielącej się komórki i ostatecznie rozłączają się); anafaza (chromosomy przemieszczają się do biegunów komórki); telofaza (komórka dzieli się na dwie części w płaszczyźnie równikowej, nici wrzeciona ulegają zniszczeniu, wokół chromosomów tworzą się błony jądrowe). Mitozę nazywa się podziałem bezpłciowym, czyli klonowaniem: każda komórka potomna otrzymuje identyczny zestaw chromosomów i może ponownie rosnąć i rozwijać się – przechodzi do etapu iterfazy. Proces ten trwa zwykle około godziny.

Nazywa się inny rodzaj rozmnażania - seksualny mejoza. Ten typ podziału komórki pozwala w wyniku dwóch kolejnych podziałów, które w swoim mechanizmie przypominają procesy mitozy, utworzyć gamety - komórki płciowe z połową zestawu chromosomów (po jednym chromosomie z każdej pary). Połączenie dwóch gamet rodzicielskich zygota (zapłodnienie) informacje dziedziczne otrzymane od dwojga rodziców są łączone i stanowią podstawę rozwoju przyszłego organizmu. Losowy charakter procesów rozbieżności chromosomów podczas podziału komórki oraz łączenia chromosomów gamet męskich i żeńskich prowadzi do powstawania nowych kombinacji genów i zapewnia zmienność różnych cech gatunku biologicznego. Następnie zygota dzieli się przez mitozę i rozwija się w niezależny organizm, noszący znaki obojga rodziców w formie zamanifestowanej lub niezamanifestowanej.