Կենդանական բջիջներում օրգանական. Կենդանի համակարգերի օրգանական նյութեր. Կենսաբանական թաղանթների կառուցվածքը և գործառույթները

Նրանք կազմում են բջջային զանգվածի 20-30%-ը։ Դրանք ներառում են բիոպոլիմերներ՝ սպիտակուցներ, նուկլեինաթթուներ, ածխաջրեր, ճարպեր, ATP և այլն։

Տարբեր տեսակի բջիջները պարունակում են տարբեր քանակությամբ օրգանական միացություններ: Բուսական բջիջներում գերակշռում են բարդ ածխաջրերը, կենդանիների մոտ՝ սպիտակուցներն ու ճարպերը։ Այնուամենայնիվ, օրգանական նյութերի յուրաքանչյուր խումբ ցանկացած տեսակի բջիջներում կատարում է հետևյալ գործառույթները՝ էներգիա ապահովել, շինանյութ լինել, տեղեկատվություն կրել և այլն։

Սկյուռիկներ.Բջջի օրգանական նյութերի քանակով և արժեքով առաջին տեղը զբաղեցնում են սպիտակուցները։ Կենդանիների մոտ դրանք կազմում են բջջի չոր զանգվածի 50%-ը։

Մարդու մարմնում կան բազմաթիվ տեսակի սպիտակուցային մոլեկուլներ, որոնք տարբերվում են միմյանցից և այլ օրգանիզմների սպիտակուցներից։

Պեպտիդային կապ.

Միավորվելիս մոլեկուլները ձևավորվում են՝ դիպեպտիդ, տրիպեպտիդ կամ պոլիպեպտիդ։ Այն 20 կամ ավելի ամինաթթուների միացություն է։ Մոլեկուլում ամինաթթուների փոխակերպման կարգը ամենատարբերն է։ Սա թույլ է տալիս գոյություն ունենալ տարբերակներ, որոնք տարբերվում են սպիտակուցի մոլեկուլների պահանջով և հատկություններով։

Մոլեկուլում ամինաթթուների հաջորդականությունը կոչվում է կառուցվածք:

Առաջնային - գծային:

Երկրորդական - պարույր:

Երրորդական - գնդիկներ:

Չորրորդական - գնդիկների միավորում (հեմոգլոբին):

Մոլեկուլի կողմից կառուցվածքային կազմակերպման կորուստը կոչվում է դենատուրացիա: Այն առաջանում է ջերմաստիճանի, pH-ի, ճառագայթման փոփոխությամբ։ Թեթև հարվածով մոլեկուլը կարող է վերականգնել իր հատկությունները։ Օգտագործվում է բժշկության մեջ (հակաբիոտիկներ)։

Բջջում սպիտակուցների գործառույթները բազմազան են. Ամենակարևորը շինարարությունն է։ Սպիտակուցները մասնակցում են օրգանելների բոլոր բջջային թաղանթների ձևավորմանը: Չափազանց կարևոր է կատալիտիկ ֆունկցիան՝ բոլոր ֆերմենտները սպիտակուցներ են: Շարժիչային ֆունկցիան ապահովում են կծկվող սպիտակուցները։ Տրանսպորտ - բաղկացած է քիմիական տարրերի կցումից և դրանք հյուսվածքներին փոխանցելուց: Պաշտպանական ֆունկցիան ապահովում են հատուկ սպիտակուցներ՝ լեյկոցիտներում ձևավորված հակամարմիններ։ Սպիտակուցները ծառայում են որպես էներգիայի աղբյուր՝ 1 գ սպիտակուցի ամբողջական քայքայման դեպքում արտազատվում է 11,6 կՋ։

Ածխաջրեր.Սրանք ածխածնի, ջրածնի և թթվածնի միացություններ են: ներկայացված են շաքարներով: Բջիջը պարունակում է մինչև 5%: Ամենահարուստը՝ բուսական բջիջները՝ զանգվածի մինչև 90%-ը (կարտոֆիլ, բրինձ): Նրանք բաժանվում են պարզ և բարդ: Պարզ - միաշաքար (գլյուկոզա) C 6 H 12 O 6, խաղողի շաքար, ֆրուկտոզա: Դիսահարա - (սախարոզա) C] 2 H 22 O 11 ճակնդեղ և եղեգնաշաքար։ Բազմաշաքար (ցելյուլոզա, օսլա) (C 6 H 10 O 5) n.

Ածխաջրերը հիմնականում կատարում են շինարարական և էներգետիկ գործառույթներ։ Երբ 1 գ ածխաջրը օքսիդանում է, անջատվում է 17,6 կՋ։ Օսլան և գլիկոգենը ծառայում են որպես բջջի էներգիայի պաշար:

Լիպիդներ.Սրանք բջջի ճարպեր և ճարպի նմանվող նյութեր են: Դրանք գլիցերինի և բարձր մոլեկուլային քաշով հագեցած և չհագեցած թթուների եթերներ են։ Դրանք կարող են լինել պինդ և հեղուկ՝ յուղեր։ Բույսերը սերմերում պարունակում են 5-15% չոր նյութ:

Հիմնական ֆունկցիան էներգիան է՝ երբ 1 գ ճարպը բաժանվում է, ազատվում է 38,9 կՋ։ Ճարպերը սննդանյութերի պաշարներ են: Ճարպերը կատարում են շինարարական ֆունկցիա, լավ ջերմամեկուսիչ են։

Նուկլեինաթթուներ.Սրանք բարդ օրգանական միացություններ են: Դրանք կազմված են C, H 2, O 2, N 2, P. Պարունակվում են միջուկներում և ցիտոպլազմայում։

ա) ԴՆԹ-ն կենսաբանական պոլինուկլեոտիդ է, որը բաղկացած է նուկլեոտիդների երկու շղթաներից։ Նուկլեոտիդներ - բաղկացած են 4 ազոտային հիմքերից՝ 2 պուրիններից՝ Ադենինից և Վալինից, 2 պիրիմեդինից՝ Ցիտոզինից և Գուանինից, ինչպես նաև շաքարից՝ դեզօքսիրիբոզից և ֆոսֆորաթթվի մնացորդից։

Յուրաքանչյուր շղթայում նուկլեոտիդները միացված են կովալենտային կապերով։ Նուկլեոտիդների շղթաները կազմում են պարույրներ։ ԴՆԹ-ի պարույրը, որը լցված է սպիտակուցներով, կազմում է կառուցվածք՝ քրոմոսոմ:

բ) ՌՆԹ-ն պոլիմեր է, որի մոնոմերները ԴՆԹ-ին մոտ նուկլեոտիդներ են, ազոտային հիմքեր՝ A, G, C։ Տիմինի փոխարեն կա ուրացիա։ ՌՆԹ-ի ածխաջրածինը ռիբոզ է, կա ֆոսֆորաթթվի մնացորդ։

Երկաշղթա ՌՆԹ-ները գենետիկ տեղեկատվության կրողներ են։ Միաշղթա - կրում է տեղեկատվություն սպիտակուցի ամինաթթուների հաջորդականության մասին: Կան մի քանի միաշղթա ՌՆԹ.

Ռիբոսոմային - 3-5 հազար նուկլեոտիդներ;

Տեղեկատվական - 300-30000 նուկլեոտիդներ;

Տրանսպորտ - 76-85 նուկլեոտիդ:

Սպիտակուցների սինթեզն իրականացվում է ռիբոսոմների վրա՝ ՌՆԹ-ի բոլոր տեսակների մասնակցությամբ։

թեստի հարցեր

1. Բջիջ՝ օրգանիզմ, թե՞ դրա մի մասը։

2. Բջիջների տարրական կազմը.

3. Ջուր և հանքանյութեր.

4. Բջջի օրգանական նյութեր.

Կենդանիներ, սնկեր և բակտերիաներ

նշան	բակտերիաներ	Կենդանիներ	Սունկ	Բույսեր
Սնուցման եղանակը	հետերոտրոֆիկ կամ ավտոտրոֆիկ	Հետերոտրոֆիկ	Հետերոտրոֆիկ	ավտոտրոֆիկ
Կազմակերպություն ժառանգական տեղեկատվություն	պրոկարիոտներ	էուկարիոտներ	էուկարիոտներ	էուկարիոտներ
ԴՆԹ-ի տեղայնացում	Նուկլեոիդ, պլազմիդներ	միջուկ, միտոքոնդրիա	միջուկ, միտոքոնդրիա	Միջուկ, միտոքոնդրիա, պլաստիդներ
պլազմային թաղանթ	Կա	Կա	Կա	Կա
բջջային պատը	Մուրեյնովայա	-	Չիտինոզ	Ցելյուլոզային
Ցիտոպլազմ	Կա	Կա	Կա	Կա
Օրգանելներ	Ռիբոսոմներ	Մեմբրանային և ոչ թաղանթային, ներառյալ բջջային կենտրոնը	Մեմբրանային և ոչ թաղանթային	Մեմբրանային և ոչ թաղանթային, ներառյալ պլաստիդները
Շարժման օրգաններ	Flagella և villi	Դրոշակ և թարթիչ	Դրոշակ և թարթիչ	Դրոշակ և թարթիչ
Վակուոլներ	Հազվադեպ	կծկվող, մարսողական	Երբեմն	Կենտրոնական վակուոլ՝ բջջային հյութով
Ներառումներ	Վոլյուտին	Գլիկոգեն	Գլիկոգեն	Օսլա

Վայրի բնության տարբեր թագավորությունների ներկայացուցիչների բջիջների կառուցվածքի տարբերությունները ներկայացված են Նկ. 2.3.

Բրինձ. 2.3. Բակտերիաների (A), կենդանիների (B), սնկերի (C) և բույսերի (D) բջջային կառուցվածքը
2.3. Բջջի քիմիական կազմակերպումը. Բջիջը կազմող անօրգանական և օրգանական նյութերի (սպիտակուցներ, նուկլեինաթթուներ, ածխաջրեր, լիպիդներ, ATP) կառուցվածքի և գործառույթների փոխհարաբերությունները: Օրգանիզմների փոխհարաբերությունների հիմնավորումը՝ հիմնված նրանց բջիջների քիմիական կազմի վերլուծության վրա:
Բջջի քիմիական կազմը.

Կենդանի օրգանիզմների բաղադրության մեջ հայտնաբերվել են Դ.Ի.Մենդելեևի տարրերի պարբերական աղյուսակի մինչ օրս հայտնաբերված քիմիական տարրերի մեծ մասը։ Մի կողմից՝ դրանք չեն պարունակում ոչ մի տարր, որը չի լինի անշունչ բնության մեջ, իսկ մյուս կողմից՝ նրանց կոնցենտրացիաները անշունչ բնության մարմիններում և կենդանի օրգանիզմներում էապես տարբերվում են (Աղյուսակ 2.2):

Այս քիմիական տարրերը առաջացնում են անօրգանական և օրգանական նյութեր։ Չնայած այն հանգամանքին, որ կենդանի օրգանիզմներում գերակշռում են անօրգանական նյութերը (նկ. 2.4), օրգանական նյութերն են, որ որոշում են դրանց քիմիական կազմի յուրահատկությունը և ընդհանրապես կյանքի երևույթը, քանի որ դրանք սինթեզվում են հիմնականում կենսագործունեության և կենսագործունեության գործընթացում գտնվող օրգանիզմների կողմից: ամենակարևոր դերը խաղում են ռեակցիաներում:

Գիտությունը զբաղվում է օրգանիզմների քիմիական կազմի և դրանցում տեղի ունեցող քիմիական ռեակցիաների ուսումնասիրությամբ։ կենսաքիմիա։

Հարկ է նշել, որ տարբեր բջիջներում և հյուսվածքներում քիմիական նյութերի պարունակությունը կարող է զգալիորեն տարբերվել: Օրինակ, եթե կենդանական բջիջներում օրգանական միացությունների մեջ գերակշռում են սպիտակուցները, բույսերի բջիջներում գերակշռում են ածխաջրերը։

Աղյուսակ 2.2

Որոշ քիմիական տարրերի պարունակությունը անշունչ բնության և կենդանի օրգանիզմների մեջ, %

Քիմիական տարր	Երկրի ընդերքը	Ծովի ջուր	Կենդանի օրգանիզմներ
Օ	49,2	85,8	65-75
ԻՑ	0,4	0,0035	15-18
Հ	1,0	10,67	8-10
Ն	0,04	0,37	1,5-3,0
Ռ	0,1	0,003	0,20-1,0
Ս	0,15	0,09	0,15-0,2
Դեպի	2,35	0,04	0,15-0,4
Սա	3,25	0,05	0,04-2,0
C1	0,2	0,06	0,05-0,1
մգ	2,35	0,14	0,02-0,03
Նա	2,4	1.14	0,02-0,03
Ֆե	4,2	0,00015	0,01-0,015
Zn		0,00015	0,0003
Cu			0,0002
Ի		0,000015	0,0001
Ֆ	0,1	2,07	0,0001

Մակրո և միկրոտարրեր

Կենդանի օրգանիզմներում հայտնաբերված է մոտ 80 քիմիական տարր, սակայն այդ տարրերից միայն 27-ն են իրենց գործառույթներն իրականացնում բջջում և օրգանիզմում: Մնացած տարրերը առկա են հետքի քանակով և կարծես ներթափանցվում են սննդի, ջրի և օդի միջոցով: Օրգանիզմում քիմիական տարրերի պարունակությունը զգալիորեն տարբերվում է (տես Աղյուսակ 2.2): Կախված կոնցենտրացիայից՝ դրանք բաժանվում են մակրոէլեմենտների և միկրոտարրերի։

Յուրաքանչյուրի կոնցենտրացիան մակրոէլեմենտներօրգանիզմում գերազանցում է 0,01%-ը, իսկ դրանց ընդհանուր պարունակությունը կազմում է 99%։ Մակրոսնուցիչները ներառում են թթվածին, ածխածին, ջրածին, ազոտ, ֆոսֆոր, ծծումբ, կալիում, կալցիում, նատրիում, քլոր, մագնեզիում և երկաթ: Այս տարրերից առաջին չորսը (թթվածին, ածխածին, ջրածին և ազոտ) նույնպես կոչվում են օրգանոգեն,քանի որ դրանք հիմնական օրգանական միացությունների մի մասն են: Ֆոսֆորը և ծծումբը նույնպես մի շարք օրգանական նյութերի բաղադրիչներ են, ինչպիսիք են սպիտակուցները և նուկլեինաթթուները: Ֆոսֆորն անհրաժեշտ է ոսկորների և ատամների ձևավորման համար։

Առանց մնացած մակրոէլեմենտների՝ օրգանիզմի բնականոն գործունեությունը անհնար է։ Այսպիսով, կալիումը, նատրիումը և քլորը ներգրավված են բջիջների գրգռման գործընթացներում: Կալիումը նույնպես անհրաժեշտ է բազմաթիվ ֆերմենտների գործելու և բջիջում ջուրը պահելու համար: Կալցիումը հայտնաբերված է բույսերի, ոսկորների, ատամների և փափկամարմինների բջիջների պատերում և անհրաժեշտ է մկանների կծկման և ներբջջային շարժման համար։ Մագնեզիումը քլորոֆիլի բաղադրիչն է՝ պիգմենտ, որն ապահովում է ֆոտոսինթեզի հոսքը։ Այն նաև մասնակցում է սպիտակուցի կենսասինթեզին։ Երկաթը, բացի հեմոգլոբինի մի մաս լինելուց, որն արյան մեջ թթվածին է տեղափոխում, անհրաժեշտ է շնչառության և ֆոտոսինթեզի գործընթացների, ինչպես նաև բազմաթիվ ֆերմենտների աշխատանքի համար։

հետք տարրերպարունակվում են օրգանիզմում 0,01%-ից պակաս կոնցենտրացիաներով, իսկ բջջում դրանց ընդհանուր կոնցենտրացիան նույնիսկ չի հասնում 0,1%-ի: Հետքի տարրերը ներառում են ցինկ, պղինձ, մանգան, կոբալտ, յոդ, ֆտոր և այլն: Ցինկը ենթաստամոքսային գեղձի հորմոնի ինսուլինի մի մասն է, պղինձը անհրաժեշտ է ֆոտոսինթեզի և շնչառության համար: Կոբալտը վիտամին B 12-ի բաղադրիչ է, որի բացակայությունը հանգեցնում է անեմիայի։ Յոդն անհրաժեշտ է վահանաձև գեղձի հորմոնների սինթեզի համար, որոնք ապահովում են նյութափոխանակության բնականոն ընթացքը, իսկ ֆտորը կապված է ատամի էմալի առաջացման հետ։

Մակրո և միկրոտարրերի նյութափոխանակության թե՛ անբավարարությունը, թե՛ ավելցուկը կամ խանգարումը հանգեցնում են տարբեր հիվանդությունների զարգացման։ Մասնավորապես, կալցիումի և ֆոսֆորի պակասը առաջացնում է ռախիտ, ազոտի պակաս՝ սպիտակուցի խիստ անբավարարություն, երկաթի պակասություն՝ անեմիա, իսկ յոդի պակասը՝ վահանաձև գեղձի հորմոնների ձևավորման խախտում և նյութափոխանակության արագության նվազում: Ջրի և սննդի հետ ֆտորի ընդունման մեծ չափով կրճատումն առաջացնում է ատամի էմալի նորացման խախտում և, որպես հետևանք, կարիեսի հակում: Կապարը թունավոր է գրեթե բոլոր օրգանիզմների համար։ Դրա ավելցուկը անդառնալի վնաս է հասցնում ուղեղին և կենտրոնական նյարդային համակարգին, որն արտահայտվում է տեսողության և լսողության կորստով, անքնությամբ, երիկամների անբավարարությամբ, նոպաներով, ինչպես նաև կարող է հանգեցնել կաթվածի և քաղցկեղի նման հիվանդությունների։ Կապարի սուր թունավորումն ուղեկցվում է հանկարծակի հալյուցինացիաներով և ավարտվում կոմայով և մահով։


Բրինձ. 2.4. Բջջում քիմիական նյութերի պարունակությունը
Մակրո և միկրոտարրերի պակասը կարելի է փոխհատուցել սննդի և խմելու ջրի մեջ դրանց պարունակության ավելացման, ինչպես նաև դեղորայքի ընդունման միջոցով։ Այսպիսով, յոդը հանդիպում է ծովամթերքի և յոդացված աղի մեջ, կալցիումը` ձվի կճեպում և այլն:

2.3.1. բջջի անօրգանական նյութեր.
Բջջի քիմիական տարրերը կազմում են տարբեր միացություններ՝ անօրգանական և օրգանական: Բջջի անօրգանական նյութերից են ջուրը, հանքային աղերը, թթուները և այլն, իսկ օրգանական նյութերը՝ սպիտակուցներ, նուկլեինաթթուներ, ածխաջրեր, լիպիդներ, ATP, վիտամիններ և այլն (նկ. 2.4):

Ջուրը (H 2 0) բջջի ամենատարածված անօրգանական նյութն է, որն ունի յուրահատուկ ֆիզիկաքիմիական հատկություններ։ Այն չունի համ, գույն, հոտ։ Բոլոր նյութերի խտությունը և մածուցիկությունը գնահատվում են ջրով: Ինչպես շատ այլ նյութեր, ջուրը կարող է լինել ագրեգացման երեք վիճակում՝ պինդ (սառույց), հեղուկ և գազային (գոլորշու): Ջրի հալման ջերմաստիճանը 0°C է, եռմանը՝ 100°C, սակայն ջրի մեջ այլ նյութերի լուծարումը կարող է փոխել այդ բնութագրերը։ Ջրի ջերմունակությունը նույնպես բավականին բարձր է՝ 4200 կՋ/մոլ։ Կ, ինչը նրան հնարավորություն է տալիս մասնակցել ջերմակարգավորման գործընթացներին։ Ջրի մոլեկուլում ջրածնի ատոմները գտնվում են 105 ° անկյան տակ, մինչդեռ ընդհանուր էլեկտրոնային զույգերը հեռացվում են ավելի էլեկտրաբացասական թթվածնի ատոմից: Սա որոշում է ջրի մոլեկուլների դիպոլային հատկությունները (նրանց ծայրերից մեկը դրական լիցքավորված է, իսկ մյուսը՝ բացասական) և ջրի մոլեկուլների միջև ջրածնային կապերի առաջացման հնարավորությունը (նկ. 2.5): Ջրի մոլեկուլների կպչունությունը ընկած է մակերևութային լարվածության, մազանոթության և ջրի՝ որպես ունիվերսալ լուծիչի հատկությունների հիմքում։ Արդյունքում բոլոր նյութերը բաժանվում են լուծելիջրի մեջ (հիդրոֆիլ) և անլուծելիդրա մեջ (հիդրոֆոբ): Այս յուրահատուկ հատկությունների շնորհիվ կանխորոշված ​​է, որ ջուրը դարձել է Երկրի վրա կյանքի հիմքը։

Մարմնի բջիջներում ջրի միջին պարունակությունը նույնը չէ և կարող է փոխվել տարիքի հետ։ Այսպիսով, մեկուկես ամսական մարդու սաղմի մոտ բջիջներում ջրի պարունակությունը հասնում է 97,5%-ի, ութ ամսականում՝ 83%-ի, նորածնի մոտ այն նվազում է մինչև 74%, իսկ մեծահասակի մոտ՝ միջինը 66%-ի։ Այնուամենայնիվ, մարմնի բջիջները տարբերվում են ջրի պարունակությամբ: Այսպիսով, ոսկորները պարունակում են մոտ 20% ջուր, լյարդը` 70%, իսկ ուղեղը` 86%: Ընդհանուր առմամբ, կարելի է ասել, որ բջիջներում ջրի կոնցենտրացիան ուղիղ համեմատական ​​է նյութափոխանակության արագությանը:

Հանքային աղերը կարող են լինել լուծված կամ չլուծված վիճակում։ Լուծվող աղերտարանջատվել իոնների՝ կատիոնների և անիոնների: Ամենակարևոր կատիոններն են կալիումի և նատրիումի իոնները, որոնք հեշտացնում են նյութերի տեղափոխումը թաղանթով և մասնակցում նյարդային ազդակի առաջացմանն ու անցկացմանը. ինչպես նաև կալցիումի իոններ, որոնք մասնակցում են մկանային մանրաթելերի կծկման և արյան մակարդման գործընթացներին. մագնեզիում, որը քլորոֆիլի մի մասն է; երկաթ, որը մի շարք սպիտակուցների, ներառյալ հեմոգլոբինի մի մասն է: Ամենակարևոր անիոններն են ֆոսֆատ անիոնը, որը ATP-ի և նուկլեինաթթուների մի մասն է, և կարբոնաթթվի մնացորդը, որը մեղմացնում է միջավայրի pH-ի տատանումները։ Հանքային աղերի իոնները ապահովում են ինչպես ջրի ներթափանցումը բջջի մեջ, այնպես էլ դրա պահպանումը: Եթե ​​շրջակա միջավայրում աղերի կոնցենտրացիան ավելի ցածր է, քան բջջում, ապա ջուրը թափանցում է բջիջ։ Իոնները նաև որոշում են ցիտոպլազմայի բուֆերային հատկությունները, այսինքն՝ ցիտոպլազմայի կայուն թեթևակի ալկալային pH պահպանելու նրա կարողությունը՝ չնայած բջջում թթվային և ալկալային արտադրանքների մշտական ​​ձևավորմանը:

Չլուծվող աղեր(CaCO 3, Ca 3 (P0 4) 2 և այլն) միաբջիջ և բազմաբջիջ կենդանիների ոսկորների, ատամների, պատյանների և պատյանների մի մասն են։

Բացի այդ, այլ անօրգանական միացություններ, ինչպիսիք են թթուները և օքսիդները, կարող են առաջանալ օրգանիզմներում: Այսպիսով, մարդու ստամոքսի պարիետային բջիջները արտադրում են աղաթթու, որն ակտիվացնում է մարսողական ֆերմենտը պեպսինը, իսկ սիլիցիումի օքսիդը ներծծում է ձիաձետերի բջիջների պատերը և ձևավորում դիատոմային պատյաններ։ Վերջին տարիներին ուսումնասիրվել է նաև ազոտի օքսիդի (II) դերը բջիջներում և մարմնում ազդանշան տալու գործում:

Օրգանական նյութեր բջջումՆրանք կազմում են բջջային զանգվածի 20-30%-ը։ Դրանք ներառում են բիոպոլիմերներ՝ սպիտակուցներ, նուկլեինաթթուներ, ածխաջրեր, ճարպեր, ATP և այլն։ Տարբեր տեսակի բջիջները պարունակում են տարբեր քանակությամբ օրգանական միացություններ: Բուսական բջիջներում գերակշռում են բարդ ածխաջրերը, կենդանիների մոտ՝ սպիտակուցներն ու ճարպերը։ Այնուամենայնիվ, օրգանական նյութերի յուրաքանչյուր խումբ ցանկացած տեսակի բջիջներում կատարում է հետևյալ գործառույթները՝ էներգիա ապահովել, շինանյութ լինել, տեղեկատվություն կրել և այլն։ Սկյուռիկներ.Բջջի օրգանական նյութերի քանակով և արժեքով առաջին տեղը զբաղեցնում են սպիտակուցները։ Կենդանիների մոտ դրանք կազմում են բջջի չոր զանգվածի 50%-ը։ Մարդու մարմնում կան բազմաթիվ տեսակի սպիտակուցային մոլեկուլներ, որոնք տարբերվում են միմյանցից և այլ օրգանիզմների սպիտակուցներից: Չնայած կառուցվածքի հսկայական բազմազանությանը և բարդությանը, սպիտակուցները կառուցված են 20 ամինաթթուներից. նրանք փոխազդում են միմյանց հետ.

Պեպտիդային կապ.

Միավորվելիս մոլեկուլները ձևավորվում են՝ դիպեպտիդ, տրիպեպտիդ կամ պոլիպեպտիդ։ Այն 20 կամ ավելի ամինաթթուների միացություն է։ Մոլեկուլում ամինաթթուների փոխակերպման կարգը ամենատարբերն է։ Այն թույլ է տալիս գոյություն ունենալ
տարբերակներ, որոնք տարբերվում են սպիտակուցի մոլեկուլների պահանջով և հատկություններով: Մոլեկուլում ամինաթթուների հաջորդականությունը կոչվում է կառուցվածք: Առաջնային - գծային: Երկրորդական - պարույր: Երրորդական - գնդիկներ: Չորրորդական - գնդիկների միավորում (հեմոգլոբին): Մոլեկուլի կողմից կառուցվածքային կազմակերպման կորուստը կոչվում է դենատուրացիա: Այն առաջանում է ջերմաստիճանի, pH-ի, ճառագայթման փոփոխությամբ։ Թեթև հարվածով մոլեկուլը կարող է վերականգնել իր հատկությունները։ Օգտագործվում է բժշկության մեջ (հակաբիոտիկներ)։ Բջջում սպիտակուցների գործառույթները բազմազան են. Ամենակարևորը շինարարությունն է։ Սպիտակուցները մասնակցում են օրգանելների բոլոր բջջային թաղանթների ձևավորմանը: Չափազանց կարևոր է կատալիտիկ ֆունկցիան՝ բոլոր ֆերմենտները սպիտակուցներ են: Շարժիչային ֆունկցիան ապահովում են կծկվող սպիտակուցները։ Տրանսպորտ - բաղկացած է քիմիական տարրերի կցումից և դրանք հյուսվածքներին փոխանցելուց: Պաշտպանական ֆունկցիան ապահովում են հատուկ սպիտակուցներ՝ լեյկոցիտներում ձևավորված հակամարմիններ։ Սպիտակուցները ծառայում են որպես էներգիայի աղբյուր՝ 1 գ սպիտակուցի ամբողջական քայքայման դեպքում արտազատվում է 11,6 կՋ։ Ածխաջրեր.Սրանք ածխածնի, ջրածնի և թթվածնի միացություններ են: ներկայացված են շաքարներով: Բջիջը պարունակում է մինչև 5%: Ամենահարուստը՝ բուսական բջիջները՝ զանգվածի մինչև 90%-ը (կարտոֆիլ, բրինձ): Նրանք բաժանվում են պարզ և բարդ: Պարզ - միաշաքար (գլյուկոզա) C 6 H 12 O 6, խաղողի շաքար, ֆրուկտոզա: Դիսահարա - (սախարոզա) C] 2 H 22 O 11 ճակնդեղ և եղեգնաշաքար։ Բազմաշաքար (ցելյուլոզա, օսլա) (C 6 H 10 O 5) n. Ածխաջրերը հիմնականում կատարում են շինարարական և էներգետիկ գործառույթներ։ Երբ 1 գ ածխաջրը օքսիդանում է, անջատվում է 17,6 կՋ։ Օսլան և գլիկոգենը ծառայում են որպես բջջի էներգիայի պաշար: Լիպիդներ.Սրանք բջջի ճարպեր և ճարպի նմանվող նյութեր են: Դրանք գլիցերինի և բարձր մոլեկուլային քաշով հագեցած և չհագեցած թթուների եթերներ են։ Դրանք կարող են լինել պինդ և հեղուկ՝ յուղեր։ Բույսերը սերմերում պարունակում են 5-15% չոր նյութ: Հիմնական ֆունկցիան էներգիան է՝ երբ 1 գ ճարպը բաժանվում է, ազատվում է 38,9 կՋ։ Ճարպերը սննդանյութերի պաշարներ են: Ճարպերը կատարում են շինարարական ֆունկցիա, լավ ջերմամեկուսիչ են։ Նուկլեինաթթուներ.Սրանք բարդ օրգանական միացություններ են: Դրանք կազմված են C, H 2, O 2, N 2, P. Պարունակվում են միջուկներում և ցիտոպլազմայում։
ա) ԴՆԹ-ն կենսաբանական պոլինուկլեոտիդ է, որը բաղկացած է նուկլեոտիդների երկու շղթաներից։ Նուկլեոտիդներ - բաղկացած են 4 ազոտային հիմքերից՝ 2 պուրիններից՝ ադենինից և վալինից, 2 պիրիմեդինից՝ Ցիտոզինից և Գուանինից, ինչպես նաև շաքարից՝ դեզօքսիռիբոզից և ֆոսֆորաթթվի մնացորդից։ Յուրաքանչյուր շղթայում նուկլեոտիդները միացված են կովալենտային կապերով։ Նուկլեոտիդների շղթաները կազմում են պարույրներ։ ԴՆԹ-ի պարույրը, որը լցված է սպիտակուցներով, կազմում է կառուցվածք՝ քրոմոսոմ: բ) ՌՆԹ-ն պոլիմեր է, որի մոնոմերները ԴՆԹ-ին մոտ նուկլեոտիդներ են, ազոտային հիմքեր՝ A, G, C։ Տիմինի փոխարեն կա ուրացիա։ ՌՆԹ-ի ածխաջրածինը ռիբոզ է, կա ֆոսֆորաթթվի մնացորդ։

Երկաշղթա ՌՆԹ-ները գենետիկ տեղեկատվության կրողներ են։ Միաշղթա - կրում է տեղեկատվություն սպիտակուցի ամինաթթուների հաջորդականության մասին: Կան մի քանի միաշղթա ՌՆԹ. - Ռիբոսոմային - 3-5 հազար նուկլեոտիդներ; - Տեղեկություն - 300-30000 նուկլեոտիդներ; - Տրանսպորտ - 76-85 նուկլեոտիդներ. Սպիտակուցների սինթեզն իրականացվում է ռիբոսոմների վրա՝ ՌՆԹ-ի բոլոր տեսակների մասնակցությամբ։

թեստի հարցեր

1. Բջիջ՝ օրգանիզմ, թե՞ դրա մի մասը։ 2. Բջիջների տարրական կազմը. 3. Ջուր և հանքանյութեր. 4. Բջջի օրգանական նյութեր. 5. Սպիտակուցներ. 6. Ածխաջրեր, ճարպեր. 7. ԴՆԹ. 8. ՌՆԹ.

Թեմա 2.2 Բջջի կառուցվածքը և գործառույթները

թեստի հարցեր

1. Ի՞նչ է նշանակում բջջային կազմակերպվածության մակարդակ: 2. Պրոկարիոտների և էուկարիոտների բնութագրերը. 3. Պրոկարիոտների կառուցվածքը. 4. Պրոկարիոտների մորֆոլոգիա. 5. Էուկարիոտների կառուցվածքը. 6. Միջուկի կառուցվածքը և գործառույթները. 7. Կարիոտիպը և նրա առանձնահատկությունները. 8. Միջուկի կառուցվածքը և գործառույթները: Թեմա 2.2.1 Գոլջիի բարդույթ, լիզոսոմներ, միտոքոնդրիաներ,

ռիբոսոմներ, բջջային կենտրոն; շարժման օրգաններ

Ցիտոպլազմ- Սա բջջի ներքին կիսահեղուկ միջավայրն է, որտեղ տեղի են ունենում բոլոր կենսաքիմիական գործընթացները: Այն պարունակում է կառուցվածքներ՝ օրգանոիդներ և հաղորդակցվում նրանց միջև։ Օրգանելներն ունեն կառուցվածքի և վարքի կանոնավոր առանձնահատկություններ բջջային կյանքի տարբեր ժամանակահատվածներում և կատարում են որոշակի գործառույթներ: Կան բոլոր բջիջներին բնորոշ օրգանելներ՝ միտոքոնդրիաներ, բջջային կենտրոն, Գոլջիի ապարատ, ռիբոսոմներ, ԷՌ, լիզոսոմներ։ Միաբջիջ օրգանիզմներին բնորոշ են շարժման օրգանները՝ դրոշակները և թարթիչները։ Ցիտոպլազմում նստում են տարբեր նյութեր՝ ներդիրներ։ Սրանք մշտական ​​կառույցներ են, որոնք առաջանում են կյանքի ընթացքում։ Խիտ ներդիրները հատիկներ են, հեղուկ ներդիրները՝ վակուոլներ։ Նրանց չափը որոշվում է բջիջների կենսագործունեությամբ։ Բջջի կառուցվածքային կազմակերպման հիմքը կառուցվածքի թաղանթային սկզբունքն է։ Սա նշանակում է, որ բջիջը հիմնականում կառուցված է թաղանթներից։ Բոլոր թաղանթները ունեն նմանատիպ կառուցվածք: Ընդունված մոդելը համարվում է հեղուկ-մոզաիկ կառուցվածք՝ թաղանթը կազմված է լիպիդների երկու շարքով, որոնցում տարբեր խորություններում ընկղմված են սպիտակուցի մոլեկուլները։ Արտաքին ցիտոպլազմային թաղանթԱյն առկա է բոլոր բջիջներում և առանձնացնում է ցիտոպլազմը արտաքին միջավայրից՝ ձևավորելով բջջի մակերեսը։ Բջջի մակերեսը տարասեռ է, նրա ֆիզիոլոգիական հատկությունները՝ տարբեր։ Բջիջն ունի բարձր ամրություն և առաձգականություն: Ցիտոպլազմային թաղանթում կան ծակոտիներ, որոնց միջով տեղի է ունենում նյութերի մոլեկուլների անցում։ Նյութերի մուտքը բջիջ էներգիա պահանջող գործընթաց է։ Բջջաթաղանթն ունի կիսաթափանցելիության հատկություն։ Կիսաթափանցելիության մեխանիզմը օսմոզն է: Բացի օսմոզից, ելուստների պատճառով բջիջ կարող են ներթափանցել քիմիական նյութեր և պինդ նյութեր. դրանք են պինոցետոզը և ֆագոցիտոզը: Ցիտոպլազմիկ թաղանթը նաև ապահովում է հաղորդակցություն բազմաբջիջ օրգանիզմների հյուսվածքների բջիջների միջև՝ բազմաթիվ ծալքերի և ելքերի պատճառով:

Բջիջը որպես կենսաբանական համակարգ

Ժամանակակից բջջային տեսությունը, դրա հիմնական դրույթները, դերը աշխարհի ժամանակակից բնական-գիտական ​​պատկերի ձևավորման գործում: Բջջի մասին գիտելիքների զարգացում: Օրգանիզմների բջջային կառուցվածքը օրգանական աշխարհի միասնության հիմքն է, կենդանի բնության փոխհարաբերությունների ապացույցը.

Ժամանակակից բջջային տեսությունը, դրա հիմնական դրույթները, դերը աշխարհի ժամանակակից բնական-գիտական ​​պատկերի ձևավորման գործում

Ժամանակակից կենսաբանության հիմնարար հասկացություններից մեկն այն գաղափարն է, որ բոլոր կենդանի օրգանիզմներն ունեն բջջային կառուցվածք: Գիտությունը զբաղվում է բջջի կառուցվածքի, կենսագործունեության և շրջակա միջավայրի հետ փոխազդեցության ուսումնասիրությամբ։ բջջաբանությունայժմ սովորաբար կոչվում է բջջային կենսաբանություն: Բջջաբանությունն իր տեսքը պարտական ​​է բջջային տեսության ձևակերպմանը (1838-1839, Մ. Շլայդեն, Տ. Շվան, լրացված 1855-ին Ռ. Վիրխովի կողմից):

բջջային տեսությունբջիջների՝ որպես կենդանի միավորների կառուցվածքի և գործառույթների ընդհանրացված գաղափար է, դրանց վերարտադրությունը և դերը բազմաբջիջ օրգանիզմների ձևավորման գործում։

Բջջային տեսության հիմնական դրույթները.

1. Բջիջը կենդանի օրգանիզմների կառուցվածքի, կենսագործունեության, աճի և զարգացման միավոր է՝ բջջից դուրս կյանք չկա:
2. Բջիջը միասնական համակարգ է, որը բաղկացած է բազմաթիվ տարրերից, որոնք բնականաբար կապված են միմյանց հետ, որոնք ներկայացնում են որոշակի ամբողջական կազմավորում:
3. Բոլոր օրգանիզմների բջիջները նման են իրենց քիմիական կազմով, կառուցվածքով և գործառույթներով։
4. Նոր բջիջները ձևավորվում են միայն մայր բջիջների բաժանման արդյունքում («բջջ բջջից»):
5. Բազմաբջիջ օրգանիզմների բջիջները կազմում են հյուսվածքներ, իսկ օրգանները՝ հյուսվածքներից։ Օրգանիզմի ամբողջ կյանքը որոշվում է նրա բաղկացուցիչ բջիջների փոխազդեցությամբ:
6. Բազմաբջջային օրգանիզմների բջիջներն ունեն գեների ամբողջական փաթեթ, բայց տարբերվում են միմյանցից նրանով, որ նրանց մոտ գործում են գեների տարբեր խմբեր, ինչը հանգեցնում է բջիջների մորֆոլոգիական և ֆունկցիոնալ բազմազանության՝ տարբերակման։

Բջջային տեսության ստեղծման շնորհիվ պարզ դարձավ, որ բջիջը կյանքի ամենափոքր միավորն է՝ տարրական կենդանի համակարգ, որն ունի կենդանի էակների բոլոր նշաններն ու հատկությունները։ Բջջային տեսության ձևակերպումը դարձավ ժառանգականության և փոփոխականության վերաբերյալ տեսակետների ձևավորման ամենակարևոր նախադրյալը, քանի որ դրանց բնույթի և դրանց բնածին օրենքների նույնականացումը անխուսափելիորեն ենթադրում էր կենդանի օրգանիզմների կառուցվածքի ունիվերսալությունը: Բջիջների քիմիական կազմի և կառուցվածքային պլանի միասնության բացահայտումը խթան հանդիսացավ կենդանի օրգանիզմների ծագման և դրանց էվոլյուցիայի մասին պատկերացումների զարգացման համար։ Բացի այդ, սաղմնային զարգացման ընթացքում բազմաբջիջ օրգանիզմների ծագումը մեկ բջջից դարձել է ժամանակակից սաղմնաբանության դոգմա:

Բջջի մասին գիտելիքների զարգացում

Մինչև 17-րդ դարը մարդն ընդհանրապես ոչինչ չգիտեր իրեն շրջապատող առարկաների միկրոկառուցվածքի մասին և աշխարհն ընկալում էր անզեն աչքով։ Միկրոաշխարհն ուսումնասիրող գործիքը՝ մանրադիտակը, հայտնագործվել է մոտավորապես 1590 թվականին հոլանդացի մեխանիկներ Գ. և Զ. Յանսենների կողմից, սակայն դրա անկատարությունը անհնարին է դարձրել բավականաչափ փոքր առարկաների ուսումնասիրությունը։ Այս ոլորտում առաջընթացին նպաստեց միայն Կ.Դրեբելի (1572-1634թթ.) այսպես կոչված բաղադրյալ մանրադիտակի հիման վրա ստեղծված:

1665 թվականին անգլիացի ֆիզիկոս Ռ. Հուկը (1635-1703) բարելավեց մանրադիտակի դիզայնը և ոսպնյակների մանրացման տեխնոլոգիան և ցանկանալով համոզվել, որ պատկերի որակը բարելավվում է, նա ուսումնասիրեց խցանի, փայտածուխի և կենդանի բույսերի հատվածները: այն. Հատվածների վրա նա գտավ մեղրախիսխ հիշեցնող ամենափոքր ծակոտիները և դրանք անվանեց բջիջներ (լատ. բջջանյութբջիջ, բջիջ): Հետաքրքիր է նշել, որ Ռ.Հուկը բջջային թաղանթը համարում էր բջջի հիմնական բաղադրիչը։

17-րդ դարի երկրորդ կեսին ի հայտ եկան ամենանշանավոր մանրադիտակներ Մ.Մալպիգիի (1628-1694թթ.) և Ն.Գրուի (1641-1712թթ.) աշխատանքները, որոնք բացահայտեցին նաև բազմաթիվ բույսերի բջջային կառուցվածքը։

Համոզվելու համար, որ այն, ինչ տեսան Ռ. Հուկը և մյուս գիտնականները, ճշմարիտ էր, հոլանդացի վաճառական Ա. վան Լևենհուկը, ով չուներ հատուկ կրթություն, ինքնուրույն մշակեց մանրադիտակի դիզայն, որը հիմնովին տարբերվում էր գոյություն ունեցողից և բարելավեց ոսպնյակների արտադրությունը։ տեխնոլոգիա. Սա թույլ տվեց նրան հասնել 275-300 անգամ աճի և դիտարկել կառուցվածքի այնպիսի մանրամասներ, որոնք տեխնիկապես անհասանելի էին այլ գիտնականների համար։ Ա. Վան Լևենհուկը անգերազանցելի դիտորդ էր. նա ուշադիր ուրվագծում և նկարագրում էր այն, ինչ տեսել էր մանրադիտակի տակ, բայց չէր ձգտում բացատրել այն: Նա հայտնաբերեց միաբջիջ օրգանիզմներ, այդ թվում՝ բակտերիաներ, հայտնաբերեց միջուկներ, քլորոպլաստներ, բույսերի բջիջներում բջջային պատերի խտացում, բայց նրա հայտնագործությունները կարող էին գնահատվել շատ ավելի ուշ:

Օրգանիզմների ներքին կառուցվածքի բաղադրիչների բացահայտումները 19-րդ դարի առաջին կեսին հաջորդեցին մեկը մյուսի հետևից։ Գ.Մոլն առանձնանում է բույսերի բջիջներով կենդանի նյութով և ջրային հեղուկով՝ բջջային հյութով, հայտնաբերում է ծակոտիներ։ Անգլիացի բուսաբան Ռ.Բրաունը (1773-1858) 1831 թվականին հայտնաբերել է խոլորձի բջիջներում միջուկը, այնուհետև այն հայտնաբերվել է բոլոր բույսերի բջիջներում։ Չեխ գիտնական Ջ. Պուրկինյեն (1787-1869) ներկայացրեց «պրոտոպլազմ» տերմինը (1840)՝ առանց միջուկի բջջի կիսահեղուկ դոնդողանման պարունակությանը: Բելգիացի բուսաբան Մ. Շլայդենը (1804-1881) առաջ է անցել իր բոլոր ժամանակակիցներից, ովքեր, ուսումնասիրելով բարձրագույն բույսերի տարբեր բջջային կառուցվածքների զարգացումն ու տարբերակումը, ապացուցեցին, որ բոլոր բուսական օրգանիզմները ծագում են մեկ բջջից: Նա նաև դիտարկել է կլորացված միջուկային մարմիններ սոխի կեղևի բջիջների միջուկներում (1842 թ.)։

1827 թվականին ռուս սաղմնաբան Կ.Բաերը հայտնաբերեց մարդկանց և այլ կաթնասունների ձվերը՝ դրանով իսկ հերքելով օրգանիզմի զարգացման գաղափարը բացառապես արական սեռական բջիջներից։ Բացի այդ, նա ապացուցեց մեկ բջջից՝ բեղմնավորված ձվաբջիջից բազմաբջիջ կենդանական օրգանիզմի ձևավորումը, ինչպես նաև բազմաբջիջ կենդանիների սաղմնային զարգացման փուլերի նմանությունը, ինչը հուշում էր նրանց ծագման միասնության մասին։ 19-րդ դարի կեսերին կուտակված տեղեկատվությունը պահանջում էր ընդհանրացում, որը դարձավ բջջային տեսություն։ Կենսաբանությունը իր ձևակերպման համար պարտական ​​է գերմանացի կենդանաբան Տ. Շվանին (1810-1882), ով, հիմնվելով իր իսկ տվյալների և բույսերի զարգացման վերաբերյալ Մ. Շլայդենի եզրակացությունների վրա, առաջարկել է, որ եթե միջուկը առկա է որևէ ձևավորման մեջ, տեսանելի է. մանրադիտակի տակ, ապա այս գոյացումը բջիջ է: Այս չափանիշի հիման վրա Թ.Շվանը ձևակերպել է բջջային տեսության հիմնական դրույթները.

Գերմանացի բժիշկ և պաթոլոգ Ռ. Վիրխովը (1821-1902) այս տեսության մեջ մտցրեց ևս մեկ կարևոր դրույթ. բջիջներն առաջանում են միայն սկզբնական բջիջը բաժանելով, այսինքն՝ բջիջները ձևավորվում են միայն բջիջներից («բջջ բջջից»):

Բջջային տեսության ստեղծման օրվանից շարունակաբար զարգացել է բջջի՝ որպես օրգանիզմի կառուցվածքի, ֆունկցիայի և զարգացման միավորի ուսմունքը։ Մինչև 19-րդ դարի վերջը, մանրադիտակային տեխնոլոգիայի առաջընթացի շնորհիվ, պարզվեց բջջի կառուցվածքը, նկարագրվեցին օրգանելները՝ բջջի մասեր, որոնք կատարում են տարբեր գործառույթներ, նոր բջիջների ձևավորման մեթոդներ (միտոզ, մեյոզ): ուսումնասիրվել է, և պարզ է դարձել բջիջների կառուցվածքների առաջնային նշանակությունը ժառանգական հատկությունների փոխանցման գործում: Ֆիզիկական և քիմիական հետազոտության վերջին մեթոդների կիրառումը հնարավորություն է տվել խորանալ ժառանգական տեղեկատվության պահպանման և փոխանցման գործընթացներում, ինչպես նաև ուսումնասիրել բջջի կառուցվածքներից յուրաքանչյուրի նուրբ կառուցվածքը: Այս ամենը նպաստեց բջջի գիտության բաժանմանը գիտելիքի անկախ ճյուղի. բջջաբանություն.

Օրգանիզմների բջջային կառուցվածքը, բոլոր օրգանիզմների բջիջների կառուցվածքի նմանությունը՝ օրգանական աշխարհի միասնության հիմքը, կենդանի բնության փոխհարաբերությունների վկայությունը

Ներկայումս հայտնի բոլոր կենդանի օրգանիզմները (բույսեր, կենդանիներ, սնկեր և բակտերիաներ) ունեն բջջային կառուցվածք։ Նույնիսկ վիրուսները, որոնք չունեն բջջային կառուցվածք, կարող են վերարտադրվել միայն բջիջներում: Բջիջը կենդանիների տարրական կառուցվածքային և ֆունկցիոնալ միավոր է, որը բնորոշ է նրա բոլոր դրսևորումներին, մասնավորապես, նյութափոխանակությանը և էներգիայի փոխակերպմանը, հոմեոստազին, աճին և զարգացմանը, վերարտադրմանը և դյուրագրգռությանը: Միևնույն ժամանակ, հենց բջիջներում է պահպանվում, մշակվում և իրացվում ժառանգական տեղեկատվությունը։

Չնայած բջիջների ողջ բազմազանությանը, դրանց կառուցվածքային պլանը նույնն է. դրանք բոլորը պարունակում են ժառանգական ապարատմեջ ընկղմված ցիտոպլազմ, և շրջակա բջիջը պլազմային թաղանթ.

Բջիջն առաջացել է օրգանական աշխարհի երկարատև էվոլյուցիայի արդյունքում։ Բջիջների միավորումը բազմաբջջային օրգանիզմի մեջ պարզ գումարում չէ, քանի որ յուրաքանչյուր բջիջ, պահպանելով կենդանի օրգանիզմին բնորոշ բոլոր հատկանիշները, միևնույն ժամանակ ձեռք է բերում նոր հատկություններ՝ նրա կողմից որոշակի ֆունկցիայի կատարման շնորհիվ: Մի կողմից, բազմաբջիջ օրգանիզմը կարելի է բաժանել իր բաղկացուցիչ մասերի՝ բջիջների, բայց մյուս կողմից, դրանք նորից միասին հավաքելով, անհնար է վերականգնել ամբողջական օրգանիզմի գործառույթները, քանի որ նոր հատկություններ ի հայտ են գալիս միայն փոխազդեցության մեջ։ համակարգի մասերը: Սա դրսևորում է կենդանին բնորոշող հիմնական օրինաչափություններից մեկը, դիսկրետի և ամբողջականի միասնությունը։ Բջիջների փոքր չափը և զգալի քանակությունը բազմաբջիջ օրգանիզմներում ստեղծում են մեծ մակերես, որն անհրաժեշտ է արագ նյութափոխանակություն ապահովելու համար։ Բացի այդ, մարմնի մի մասի մահվան դեպքում նրա ամբողջականությունը կարող է վերականգնվել բջիջների վերարտադրության շնորհիվ։ Բջջից դուրս անհնար է ժառանգական տեղեկատվության պահպանումն ու փոխանցումը, էներգիայի պահպանումն ու փոխանցումը դրա հետագա վերափոխմամբ աշխատանքի։ Վերջապես, բազմաբջջային օրգանիզմի բջիջների միջև ֆունկցիաների բաժանումը մեծ հնարավորություններ էր տալիս օրգանիզմներին հարմարվելու իրենց միջավայրին և նախապայման էր նրանց կազմակերպման բարդացման համար:

Այսպիսով, բոլոր կենդանի օրգանիզմների բջիջների կառուցվածքի պլանի միասնության հաստատումը ծառայեց որպես Երկրի վրա ողջ կյանքի ծագման միասնության ապացույց:

բջիջների բազմազանություն. Պրոկարիոտ և էուկարիոտ բջիջներ. Բույսերի, կենդանիների, բակտերիաների, սնկերի բջիջների համեմատական ​​բնութագրերը Բջիջների բազմազանություն

Բջջային տեսության համաձայն՝ բջիջը օրգանիզմների ամենափոքր կառուցվածքային և գործառական միավորն է, որն ունի կենդանի էակի բոլոր հատկությունները։ Ըստ բջիջների քանակի՝ օրգանիզմները բաժանվում են միաբջիջների և բազմաբջիջների։ Միաբջիջ օրգանիզմների բջիջները գոյություն ունեն որպես անկախ օրգանիզմներ և կատարում են կենդանի էակի բոլոր գործառույթները։ Բոլոր պրոկարիոտները և մի շարք էուկարիոտներ (ջրիմուռների, սնկերի և նախակենդանիների շատ տեսակներ) միաբջիջ են, որոնք զարմացնում են ձևերի և չափերի արտասովոր բազմազանությամբ։ Այնուամենայնիվ, օրգանիզմների մեծ մասը դեռևս բազմաբջիջ է: Նրանց բջիջները մասնագիտացված են որոշակի գործառույթներ կատարելու և հյուսվածքներ ու օրգաններ ձևավորելու համար, որոնք չեն կարող չարտացոլվել մորֆոլոգիական առանձնահատկություններում։ Օրինակ, մարդու մարմինը ձևավորվում է մոտ 10 14 բջիջներից, որոնք ներկայացված են մոտ 200 տեսակներով, որոնք ունեն տարբեր ձևերի և չափերի:

Բջիջների ձևը կարող է լինել կլոր, գլանաձև, խորանարդ, պրիզմատիկ, սկավառակաձև, սպինաձև, աստղային և այլն, իսկ աստղային՝ նյարդային հյուսվածքի բջիջները։ Մի շարք բջիջներ ընդհանրապես մշտական ​​ձև չունեն։ Դրանք ներառում են, առաջին հերթին, արյան լեյկոցիտները:

Բջիջների չափերը նույնպես զգալիորեն տարբերվում են՝ բազմաբջիջ օրգանիզմի բջիջների մեծ մասն ունի 10-ից 100 մկմ չափեր, իսկ ամենափոքրը՝ 2-4 միկրոն։ Ներքևի սահմանը պայմանավորված է նրանով, որ բջիջը պետք է ունենա նյութերի և կառուցվածքների նվազագույն փաթեթ՝ կենսագործունեություն ապահովելու համար, իսկ չափազանց մեծ բջիջների չափերը կխոչընդոտեն նյութերի և էներգիայի փոխանակումը շրջակա միջավայրի հետ, ինչպես նաև կխոչընդոտեն պահպանման գործընթացներին։ հոմեոստազ. Այնուամենայնիվ, որոշ բջիջներ կարելի է տեսնել անզեն աչքով: Առաջին հերթին դրանք ներառում են ձմերուկի և խնձորենիների պտուղների բջիջները, ինչպես նաև ձկների և թռչունների ձվերը: Նույնիսկ եթե բջիջի գծային չափսերից մեկը գերազանցում է միջինը, մնացած բոլորը համապատասխանում են նորմային: Օրինակ, նեյրոնի աճը կարող է գերազանցել 1 մ երկարությունը, բայց դրա տրամագիծը դեռ կհամապատասխանի միջին արժեքին: Բջջի չափի և մարմնի չափի միջև ուղղակի կապ չկա: Այսպիսով, փղի և մկան մկանային բջիջները նույն չափի են։

Պրոկարիոտ և էուկարիոտ բջիջներ

Ինչպես նշվեց վերևում, բջիջներն ունեն բազմաթիվ նմանատիպ ֆունկցիոնալ հատկություններ և մորֆոլոգիական առանձնահատկություններ: Նրանցից յուրաքանչյուրը բաղկացած է իր մեջ ընկղմված ցիտոպլազմայից ժառանգական ապարատ, և առանձնացված է արտաքին միջավայրից պլազմային թաղանթ, կամ պլազմալեմա, որը չի խանգարում նյութափոխանակության գործընթացին և էներգիային։ Թաղանթից դուրս բջիջը կարող է ունենալ նաև տարբեր նյութերից բաղկացած բջջային պատ, որը ծառայում է բջիջը պաշտպանելուն և նրա արտաքին կմախքի մի տեսակն է։

Ցիտոպլազմը բջջի ամբողջ պարունակությունն է, որը լրացնում է պլազմային մեմբրանի և գենետիկ տեղեկատվություն պարունակող կառուցվածքի միջև եղած տարածությունը։ Այն բաղկացած է հիմնական նյութից. hyaloplasm- և դրա մեջ ընկղմված օրգանելներ և ներդիրներ: Օրգանելներ- սրանք բջջի մշտական ​​բաղադրիչներն են, որոնք կատարում են որոշակի գործառույթներ, իսկ ընդգրկումները՝ բաղադրիչներ, որոնք հայտնվում և անհետանում են բջջի կյանքի ընթացքում՝ կատարելով հիմնականում պահեստավորման կամ արտազատման գործառույթներ։ Ներառումները հաճախ բաժանվում են պինդ և հեղուկի: Պինդ ներդիրները հիմնականում ներկայացված են հատիկներով և կարող են լինել տարբեր բնույթի, մինչդեռ վակուոլները և ճարպային կաթիլները համարվում են հեղուկ ներդիրներ։

Ներկայումս բջիջների կազմակերպման երկու հիմնական տեսակ կա՝ պրոկարիոտիկ և էուկարիոտ:

Պրոկարիոտ բջիջը չունի միջուկ, նրա գենետիկ տեղեկատվությունը ցիտոպլազմայից չի բաժանվում թաղանթներով։

Ցիտոպլազմայի այն հատվածը, որը պահպանում է գենետիկական տեղեկատվությունը պրոկարիոտ բջջում, կոչվում է նուկլեոիդ. Պրոկարիոտիկ բջիջների ցիտոպլազմում հիմնականում հայտնաբերվում է օրգանելների մի տեսակ՝ ռիբոսոմներ, իսկ թաղանթներով շրջապատված օրգանելներն ընդհանրապես բացակայում են։ Բակտերիաները պրոկարիոտներ են։

Էուկարիոտիկ բջիջը այն բջիջն է, որում, առնվազն զարգացման փուլերից մեկում, կա. միջուկ- հատուկ կառուցվածք, որում գտնվում է ԴՆԹ-ն:

Էուկարիոտիկ բջիջների ցիտոպլազման առանձնանում է թաղանթային և ոչ թաղանթային օրգանելների զգալի բազմազանությամբ։ Էուկարիոտիկ օրգանիզմներից են բույսերը, կենդանիները և սնկերը։ Պրոկարիոտ բջիջների չափերը, որպես կանոն, մեծության կարգով փոքր են, քան էուկարիոտիկ բջիջների չափերը։ Պրոկարիոտների մեծ մասը միաբջիջ օրգանիզմներ են, իսկ էուկարիոտները՝ բազմաբջիջ։

Բույսերի, կենդանիների, բակտերիաների և սնկերի բջիջների կառուցվածքի համեմատական ​​բնութագրերը

Բացի պրոկարիոտներին և էուկարիոտներին բնորոշ հատկանիշներից, բույսերի, կենդանիների, սնկերի և բակտերիաների բջիջներն ունեն մի շարք այլ առանձնահատկություններ։ Այսպիսով, բուսական բջիջները պարունակում են հատուկ օրգանելներ. քլորոպլաստներ, որոնք որոշում են նրանց ֆոտոսինթեզի ունակությունը, մինչդեռ այլ օրգանիզմների մոտ այդ օրգանելները չեն հայտնաբերվել։ Իհարկե, դա չի նշանակում, որ այլ օրգանիզմները ունակ չեն ֆոտոսինթեզի, քանի որ, օրինակ, բակտերիաներում դա տեղի է ունենում պլազմալեմայի և ցիտոպլազմայի առանձին թաղանթային վեզիկուլների ներխուժման ժամանակ:

Բուսական բջիջները սովորաբար պարունակում են մեծ վակուոլներ՝ լցված բջջային հյութով։ Կենդանիների, սնկերի և բակտերիաների բջիջներում դրանք նույնպես հանդիպում են, բայց ունեն բոլորովին այլ ծագում և կատարում են տարբեր գործառույթներ։ Պինդ ներդիրների տեսքով հայտնաբերված հիմնական պահուստային նյութը օսլան է բույսերում, գլիկոգենը՝ կենդանիների և սնկերի մեջ, և գլիկոգենը կամ վոլուտինը բակտերիաներում։

Օրգանիզմների այս խմբերի մեկ այլ տարբերակիչ հատկանիշը մակերևութային ապարատի կազմակերպումն է. կենդանական օրգանիզմների բջիջները չունեն բջջային պատ, նրանց պլազմային թաղանթը ծածկված է միայն բարակ գլիկոկալիքսով, մինչդեռ մնացած բոլորն ունեն այն: Սա միանգամայն հասկանալի է, քանի որ կենդանիների կերակրման ձևը կապված է ֆագոցիտոզի գործընթացում սննդի մասնիկների գրավման հետ, և բջջային պատի առկայությունը նրանց կզրկի այդ հնարավորությունից: Բջջային պատը կազմող նյութի քիմիական բնույթը կենդանի օրգանիզմների տարբեր խմբերում նույնը չէ. եթե բույսերում այն ​​ցելյուլոզ է, ապա սնկերի մոտ՝ քիտին, իսկ բակտերիաներում՝ մուրեյն։ Բույսերի, կենդանիների, սնկերի և բակտերիաների բջիջների կառուցվածքի համեմատական ​​բնութագրերը

նշան	բակտերիաներ	Կենդանիներ	Սունկ	Բույսեր
Սնուցման եղանակը	հետերոտրոֆիկ կամ ավտոտրոֆիկ	Հետերոտրոֆիկ	Հետերոտրոֆիկ	ավտոտրոֆիկ
Ժառանգական տեղեկատվության կազմակերպում	պրոկարիոտներ	էուկարիոտներ	էուկարիոտներ	էուկարիոտներ
ԴՆԹ-ի տեղայնացում	Նուկլեոիդ, պլազմիդներ	միջուկ, միտոքոնդրիա	միջուկ, միտոքոնդրիա	Միջուկ, միտոքոնդրիա, պլաստիդներ
պլազմային թաղանթ	Կա	Կա	Կա	Կա
բջջային պատը	Մուրեյնովայա	—	Չիտինոզ	Ցելյուլոզային
Ցիտոպլազմ	Կա	Կա	Կա	Կա
Օրգանելներ	Ռիբոսոմներ	Մեմբրանային և ոչ թաղանթային, ներառյալ բջջային կենտրոնը	Մեմբրանային և ոչ թաղանթային	Մեմբրանային և ոչ թաղանթային, ներառյալ պլաստիդները
Շարժման օրգաններ	Flagella և villi	Դրոշակ և թարթիչ	Դրոշակ և թարթիչ	Դրոշակ և թարթիչ
Վակուոլներ	Հազվադեպ	կծկվող, մարսողական	Երբեմն	Կենտրոնական վակուոլ՝ բջջային հյութով
Ներառումներ	Գլիկոգեն, վոլուտին	Գլիկոգեն	Գլիկոգեն	Օսլա

Վայրի բնության տարբեր թագավորությունների ներկայացուցիչների բջիջների կառուցվածքի տարբերությունները ներկայացված են նկարում:

Բջջի քիմիական կազմը. Մակրո և միկրոտարրեր. Բջիջը կազմող անօրգանական և օրգանական նյութերի (սպիտակուցներ, նուկլեինաթթուներ, ածխաջրեր, լիպիդներ, ATP) կառուցվածքի և գործառույթների փոխհարաբերությունները: Քիմիական նյութերի դերը բջջի և մարդու մարմնում

Բջջի քիմիական կազմը

Կենդանի օրգանիզմների բաղադրության մեջ հայտնաբերվել են Դ.Ի.Մենդելեևի տարրերի պարբերական աղյուսակի մինչ օրս հայտնաբերված քիմիական տարրերի մեծ մասը։ Մի կողմից՝ դրանք չեն պարունակում ոչ մի տարր, որը չի լինի անշունչ բնության մեջ, իսկ մյուս կողմից՝ նրանց կոնցենտրացիաները անշունչ բնության մարմիններում և կենդանի օրգանիզմներում էապես տարբերվում են։

Այս քիմիական տարրերը առաջացնում են անօրգանական և օրգանական նյութեր։ Չնայած այն հանգամանքին, որ կենդանի օրգանիզմներում գերակշռում են անօրգանական նյութերը, օրգանական նյութերն են, որոնք որոշում են դրանց քիմիական կազմի յուրահատկությունը և ընդհանրապես կյանքի երևույթը, քանի որ դրանք սինթեզվում են հիմնականում օրգանիզմների կողմից կենսագործունեության գործընթացում և կարևոր դեր են խաղում: ռեակցիաներ.

Գիտությունը զբաղվում է օրգանիզմների քիմիական կազմի և դրանցում տեղի ունեցող քիմիական ռեակցիաների ուսումնասիրությամբ։ կենսաքիմիա։

Հարկ է նշել, որ տարբեր բջիջներում և հյուսվածքներում քիմիական նյութերի պարունակությունը կարող է զգալիորեն տարբերվել: Օրինակ, եթե կենդանական բջիջներում օրգանական միացությունների մեջ գերակշռում են սպիտակուցները, բույսերի բջիջներում գերակշռում են ածխաջրերը:

Քիմիական տարր	Երկրի ընդերքը	Ծովի ջուր	Կենդանի օրգանիզմներ
Օ	49.2	85.8	65-75
Գ	0.4	0.0035	15-18
Հ	1.0	10.67	8-10
Ն	0.04	0.37	1.5-3.0
Պ	0.1	0.003	0.20-1.0
Ս	0.15	0.09	0.15-0.2
Կ	2.35	0.04	0.15-0.4
Ք.ա	3.25	0.05	0.04-2.0
Cl	0.2	0.06	0.05-0.1
մգ	2.35	0.14	0.02-0.03
Նա	2.4	1.14	0.02-0.03
Ֆե	4.2	0.00015	0.01-0.015
Zn	< 0.01	0.00015	0.0003
Cu	< 0.01	< 0.00001	0.0002
Ի	< 0.01	0.000015	0.0001
Ֆ	0.1	2.07	0.0001

Մակրո և միկրոտարրեր

Կենդանի օրգանիզմներում հայտնաբերված է մոտ 80 քիմիական տարր, սակայն այդ տարրերից միայն 27-ն են իրենց գործառույթներն իրականացնում բջջում և օրգանիզմում: Մնացած տարրերը առկա են հետքի քանակով և կարծես ներթափանցվում են սննդի, ջրի և օդի միջոցով: Օրգանիզմում քիմիական տարրերի պարունակությունը զգալիորեն տարբերվում է։ Կախված կոնցենտրացիայից՝ դրանք բաժանվում են մակրոէլեմենտների և միկրոտարրերի։

Յուրաքանչյուրի կոնցենտրացիան մակրոէլեմենտներօրգանիզմում գերազանցում է 0,01%-ը, իսկ դրանց ընդհանուր պարունակությունը կազմում է 99%։ Մակրոսնուցիչները ներառում են թթվածին, ածխածին, ջրածին, ազոտ, ֆոսֆոր, ծծումբ, կալիում, կալցիում, նատրիում, քլոր, մագնեզիում և երկաթ: Այս տարրերից առաջին չորսը (թթվածին, ածխածին, ջրածին և ազոտ) նույնպես կոչվում են օրգանոգեն, քանի որ դրանք հիմնական օրգանական միացությունների մի մասն են։ Ֆոսֆորը և ծծումբը նույնպես մի շարք օրգանական նյութերի բաղադրիչներ են, ինչպիսիք են սպիտակուցները և նուկլեինաթթուները: Ֆոսֆորն անհրաժեշտ է ոսկորների և ատամների ձևավորման համար։

Առանց մնացած մակրոէլեմենտների՝ օրգանիզմի բնականոն գործունեությունը անհնար է։ Այսպիսով, կալիումը, նատրիումը և քլորը ներգրավված են բջիջների գրգռման գործընթացներում: Կալիումը նույնպես անհրաժեշտ է բազմաթիվ ֆերմենտների գործելու և բջիջում ջուրը պահելու համար: Կալցիումը հայտնաբերված է բույսերի, ոսկորների, ատամների և փափկամարմինների բջիջների պատերում և անհրաժեշտ է մկանների կծկման և ներբջջային շարժման համար։ Մագնեզիումը քլորոֆիլի բաղադրիչն է՝ պիգմենտը, որն ապահովում է ֆոտոսինթեզի հոսքը: Այն նաև մասնակցում է սպիտակուցի կենսասինթեզին։ Երկաթը, բացի հեմոգլոբինի մի մաս լինելուց, որն արյան մեջ թթվածին է տեղափոխում, անհրաժեշտ է շնչառության և ֆոտոսինթեզի գործընթացների, ինչպես նաև բազմաթիվ ֆերմենտների աշխատանքի համար։

հետք տարրերպարունակվում են օրգանիզմում 0,01%-ից պակաս կոնցենտրացիաներով, իսկ բջջում դրանց ընդհանուր կոնցենտրացիան նույնիսկ չի հասնում 0,1%-ի: Հետքի տարրերը ներառում են ցինկ, պղինձ, մանգան, կոբալտ, յոդ, ֆտոր և այլն: Ցինկը ենթաստամոքսային գեղձի հորմոնի ինսուլինի մի մասն է, պղինձը անհրաժեշտ է ֆոտոսինթեզի և շնչառության համար: Կոբալտը B12 վիտամինի բաղադրիչ է, որի բացակայությունը հանգեցնում է անեմիայի։ Յոդն անհրաժեշտ է վահանաձև գեղձի հորմոնների սինթեզի համար, որոնք ապահովում են նյութափոխանակության բնականոն ընթացքը, իսկ ֆտորը կապված է ատամի էմալի առաջացման հետ։

Մակրո և միկրոտարրերի նյութափոխանակության թե՛ անբավարարությունը, թե՛ ավելցուկը կամ խանգարումը հանգեցնում են տարբեր հիվանդությունների զարգացման։ Մասնավորապես, կալցիումի և ֆոսֆորի պակասը հանգեցնում է ռախիտի, ազոտի պակասը առաջացնում է սպիտակուցի խիստ անբավարարություն, երկաթի պակասը` անեմիա, իսկ յոդի պակասը` վահանաձև գեղձի հորմոնների ձևավորման խախտում և նյութափոխանակության արագության նվազում: Ջրի և սննդի հետ ֆտորի ընդունման մեծ չափով կրճատումն առաջացնում է ատամի էմալի նորացման խախտում և, որպես հետևանք, կարիեսի հակում: Կապարը թունավոր է գրեթե բոլոր օրգանիզմների համար։ Դրա ավելցուկը անդառնալի վնաս է հասցնում ուղեղին և կենտրոնական նյարդային համակարգին, որն արտահայտվում է տեսողության և լսողության կորստով, անքնությամբ, երիկամների անբավարարությամբ, նոպաներով, ինչպես նաև կարող է հանգեցնել կաթվածի և քաղցկեղի նման հիվանդությունների։ Կապարի սուր թունավորումն ուղեկցվում է հանկարծակի հալյուցինացիաներով և ավարտվում կոմայով և մահով։

Մակրո և միկրոտարրերի պակասը կարելի է փոխհատուցել սննդի և խմելու ջրի մեջ դրանց պարունակության ավելացման, ինչպես նաև դեղորայքի ընդունման միջոցով։ Այսպիսով, յոդը հանդիպում է ծովամթերքի և յոդացված աղի մեջ, կալցիումը` ձվի կճեպում և այլն:

Բջիջը կազմող անօրգանական և օրգանական նյութերի (սպիտակուցներ, նուկլեինաթթուներ, ածխաջրեր, լիպիդներ, ATP) կառուցվածքի և գործառույթների փոխհարաբերությունները: Քիմիական նյութերի դերը բջջի և մարդու մարմնում

անօրգանական նյութեր

Բջջի քիմիական տարրերը կազմում են տարբեր միացություններ՝ անօրգանական և օրգանական: Բջջի անօրգանական նյութերը ներառում են ջուր, հանքային աղեր, թթուներ և այլն, իսկ օրգանական նյութերը ներառում են սպիտակուցներ, նուկլեինաթթուներ, ածխաջրեր, լիպիդներ, ATP, վիտամիններ և այլն։

Ջուր(H 2 O) - բջջի ամենատարածված անօրգանական նյութը, որն ունի յուրահատուկ ֆիզիկաքիմիական հատկություններ: Այն չունի համ, գույն, հոտ։ Բոլոր նյութերի խտությունը և մածուցիկությունը գնահատվում են ջրով: Ինչպես շատ այլ նյութեր, ջուրը կարող է լինել ագրեգացման երեք վիճակում՝ պինդ (սառույց), հեղուկ և գազային (գոլորշու): Ջրի հալման ջերմաստիճանը $0°$C է, եռմանը՝ $100°$C, սակայն ջրի մեջ այլ նյութերի լուծարումը կարող է փոխել այս բնութագրերը։ Բավականին բարձր է նաև ջրի ջերմային հզորությունը՝ 4200 կՋ/մոլ Կ, ինչը հնարավորություն է տալիս նրա մասնակցությունը ջերմակարգավորման գործընթացներին։ Ջրի մոլեկուլում ջրածնի ատոմները գտնվում են $105°$ անկյան տակ, մինչդեռ ընդհանուր էլեկտրոնային զույգերը հեռացվում են ավելի էլեկտրաբացասական թթվածնի ատոմից։ Սա որոշում է ջրի մոլեկուլների դիպոլային հատկությունները (նրանց ծայրերից մեկը դրական լիցքավորված է, իսկ մյուսը՝ բացասական) և ջրի մոլեկուլների միջև ջրածնային կապերի ձևավորման հնարավորությունը։ Ջրի մոլեկուլների կպչունությունը ընկած է մակերևութային լարվածության, մազանոթության և ջրի՝ որպես ունիվերսալ լուծիչի հատկությունների հիմքում։ Արդյունքում բոլոր նյութերը բաժանվում են ջրում լուծվող (հիդրոֆիլ) և դրանում չլուծվող (հիդրոֆոբ)։ Այս յուրահատուկ հատկությունների շնորհիվ կանխորոշված ​​է, որ ջուրը դարձել է Երկրի վրա կյանքի հիմքը։

Մարմնի բջիջներում ջրի միջին պարունակությունը նույնը չէ և կարող է փոխվել տարիքի հետ։ Այսպիսով, մեկուկես ամսական մարդու սաղմի մոտ բջիջներում ջրի պարունակությունը հասնում է 97,5%-ի, ութ ամսականում՝ 83%-ի, նորածնի մոտ այն նվազում է մինչև 74%, իսկ մեծահասակի մոտ՝ միջինը 66%-ի։ Այնուամենայնիվ, մարմնի բջիջները տարբերվում են ջրի պարունակությամբ: Այսպիսով, ոսկորները պարունակում են մոտ 20% ջուր, լյարդը` 70%, իսկ ուղեղը` 86%: Ընդհանուր առմամբ, կարելի է ասել, որ բջիջներում ջրի կոնցենտրացիան ուղիղ համեմատական ​​է նյութափոխանակության արագությանը.

հանքային աղերկարող է լինել լուծարված կամ չլուծված վիճակում: Լուծվող աղերտարանջատվել իոնների՝ կատիոնների և անիոնների: Ամենակարևոր կատիոններն են կալիումի և նատրիումի իոնները, որոնք հեշտացնում են նյութերի տեղափոխումը թաղանթով և մասնակցում նյարդային ազդակի առաջացմանն ու անցկացմանը. ինչպես նաև կալցիումի իոններ, որոնք մասնակցում են մկանային մանրաթելերի կծկման և արյան մակարդման գործընթացներին. մագնեզիում, որը քլորոֆիլի մի մասն է; երկաթ, որը մի շարք սպիտակուցների, ներառյալ հեմոգլոբինի մի մասն է: Ամենակարևոր անիոններն են ֆոսֆատ անիոնը, որը ATP-ի և նուկլեինաթթուների մի մասն է, և կարբոնաթթվի մնացորդը, որը մեղմացնում է միջավայրի pH-ի տատանումները։ Հանքային աղերի իոնները ապահովում են ինչպես ջրի ներթափանցումը բջջի մեջ, այնպես էլ դրա պահպանումը: Եթե ​​շրջակա միջավայրում աղերի կոնցենտրացիան ավելի ցածր է, քան բջջում, ապա ջուրը թափանցում է բջիջ։ Իոնները նաև որոշում են ցիտոպլազմայի բուֆերային հատկությունները, այսինքն՝ ցիտոպլազմայի կայուն թեթևակի ալկալային pH պահպանելու նրա կարողությունը՝ չնայած բջջում թթվային և ալկալային արտադրանքների մշտական ​​ձևավորմանը:

Չլուծվող աղեր(CaCO 3, Ca 3 (PO 4) 2 և այլն) միաբջիջ և բազմաբջիջ կենդանիների ոսկորների, ատամների, պատյանների և պատյանների մի մասն են։

Բացի այդ, այլ անօրգանական միացություններ, ինչպիսիք են թթուները և օքսիդները, կարող են առաջանալ օրգանիզմներում: Այսպիսով, մարդու ստամոքսի պարիետային բջիջները արտադրում են աղաթթու, որն ակտիվացնում է մարսողական ֆերմենտը պեպսինը, իսկ սիլիցիումի օքսիդը ներծծում է ձիաձետերի բջիջների պատերը և ձևավորում դիատոմային պատյաններ։ Վերջին տարիներին ուսումնասիրվել է նաև ազոտի օքսիդի (II) դերը բջիջներում և մարմնում ազդանշան տալու գործում:

օրգանական նյութեր

Բջջի օրգանական նյութերի ընդհանուր բնութագրերը

Բջջի օրգանական նյութերը կարող են ներկայացվել ինչպես համեմատաբար պարզ, այնպես էլ ավելի բարդ մոլեկուլներով։ Այն դեպքերում, երբ բարդ մոլեկուլ (մակրոմոլեկուլ) ձևավորվում է զգալի թվով կրկնվող ավելի պարզ մոլեկուլներով, այն կոչվում է. պոլիմերայինև կառուցվածքային միավորներ - մոնոմերներ. Կախված նրանից, թե արդյոք պոլիմերների միավորները կրկնվում են, թե ոչ, դրանք դասակարգվում են որպես կանոնավորկամ անկանոն. Պոլիմերները կազմում են բջջի չոր նյութի զանգվածի մինչև 90%-ը։ Դրանք պատկանում են օրգանական միացությունների երեք հիմնական դասերի՝ ածխաջրեր (պոլիսախարիդներ), սպիտակուցներ և նուկլեինաթթուներ։ Կանոնավոր պոլիմերները պոլիսախարիդներ են, մինչդեռ սպիտակուցներն ու նուկլեինաթթուները անկանոն են։ Սպիտակուցների և նուկլեինաթթուների մեջ մոնոմերների հաջորդականությունը չափազանց կարևոր է, քանի որ դրանք կատարում են տեղեկատվական ֆունկցիա։

Ածխաջրեր

Ածխաջրեր- դրանք օրգանական միացություններ են, որոնք հիմնականում ներառում են երեք քիմիական տարր՝ ածխածին, ջրածին և թթվածին, թեև մի շարք ածխաջրեր պարունակում են նաև ազոտ կամ ծծումբ։ Ածխաջրերի ընդհանուր բանաձևը C m (H 2 O) n է: Դրանք բաժանվում են պարզ և բարդ ածխաջրերի։

Պարզ ածխաջրեր (մոնոսաքարիդներ)պարունակում է մեկ շաքարի մոլեկուլ, որը չի կարող բաժանվել ավելի պարզերի: Սրանք բյուրեղային նյութեր են՝ քաղցր համով և շատ լուծելի ջրում։ Մոնոսաքարիդները ակտիվ մասնակցություն են ունենում բջջում նյութափոխանակության մեջ և մտնում են բարդ ածխաջրերի՝ օլիգոսաքարիդների և պոլիսաքարիդների մեջ:

Մոնոսաքարիդները դասակարգվում են ըստ ածխածնի ատոմների քանակի (C 3 - C 9), օրինակ. պենտոզներ(Գ 5) և hexoses(6-ից): Պենտոզները ներառում են ռիբոզ և դեզօքսիրիբոզ: ՌիբոզաՌՆԹ-ի և ATP-ի մի մասն է: ԴեզօքսիրիբոզԴՆԹ-ի բաղադրիչ է: Հեքսոզները (C 6 H 12 O 6) են գլյուկոզա, ֆրուկտոզա, գալակտոզա և այլն։ Գլյուկոզա(խաղողի շաքարավազ) առկա է բոլոր օրգանիզմներում, այդ թվում՝ մարդու արյան մեջ, քանի որ այն էներգիայի պաշար է։ Այն շատ բարդ շաքարների մի մասն է՝ սախարոզա, կաթնաշաքար, մալտոզ, օսլա, ցելյուլոզ և այլն։ Ֆրուկտոզա(մրգային շաքարավազ) ամենաբարձր կոնցենտրացիաներում հանդիպում է մրգերի, մեղրի, շաքարի ճակնդեղի արմատային մշակաբույսերում: Այն ոչ միայն ակտիվորեն մասնակցում է նյութափոխանակության գործընթացներին, այլև սախարոզայի և որոշ պոլիսախարիդների, օրինակ՝ ինսուլինի մի մասն է:

Մոնոսախարիդների մեծ մասը կարողանում է արծաթե հայելային ռեակցիա տալ և նվազեցնել պղինձը՝ ավելացնելով Fehling-ի հեղուկը (պղնձի (II) սուլֆատի և կալիում-նատրիումի տարտրատի լուծույթների խառնուրդ) և եռացնելով։

Դեպի օլիգոսաքարիդներներառում են ածխաջրեր, որոնք ձևավորվում են մի քանի մոնոսաքարիդների մնացորդներով: Նրանք, ընդհանուր առմամբ, նույնպես շատ լուծելի են ջրի մեջ և քաղցր են համով: Կախված այդ մնացորդների քանակից՝ առանձնանում են դիսաքարիդներ (երկու մնացորդ), տրիսաքարիդներ (երեք) և այլն։Դիսաքարիդներից են սախարոզա, կաթնաշաքար, մալթոզա և այլն։ սախարոզա(ճակնդեղ կամ եղեգնաշաքար) բաղկացած է գլյուկոզայի և ֆրուկտոզայի մնացորդներից, այն հանդիպում է որոշ բույսերի պահեստային օրգաններում։ Հատկապես շատ սախարոզա շաքարի ճակնդեղի և շաքարեղեգի արմատներում, որտեղ դրանք ստացվում են արդյունաբերական եղանակով։ Այն ծառայում է որպես ածխաջրերի քաղցրության չափանիշ: Լակտոզա, կամ կաթնային շաքար, որը ձևավորվում է գլյուկոզայի և գալակտոզայի մնացորդներից, որոնք առկա են մոր և կովի կաթում։ Մալթոզա(ածիկ շաքար) բաղկացած է երկու գլյուկոզայի մնացորդներից։ Այն առաջանում է բույսերի սերմերում և մարդու մարսողական համակարգում պոլիսախարիդների քայքայման ժամանակ և օգտագործվում է գարեջրի արտադրության մեջ։

Պոլիսաքարիդներբիոպոլիմերներ են, որոնց մոնոմերները մոնո- կամ դիսաքարիդների մնացորդներ են։ Պոլիսաքարիդների մեծ մասը ջրում անլուծելի է և անքաղցր համ: Դրանք ներառում են օսլա, գլիկոգեն, ցելյուլոզ և քիտին: Օսլա- Սա սպիտակ փոշի նյութ է, որը չի թրջվում ջրով, բայց տաք ջրով եփելիս կազմում է կախոց՝ մածուկ: Օսլան իրականում կազմված է երկու պոլիմերներից՝ պակաս ճյուղավորված ամիլոզից և ավելի ճյուղավորված ամիլոպեկտինից (Նկար 2.9): Ամիլոզայի և ամիլոպեկտինի մոնոմերը գլյուկոզան է: Օսլան բույսերի հիմնական պահուստային նյութն է, որը մեծ քանակությամբ կուտակվում է սերմերում, պտուղներում, պալարներում, կոճղարմատներում և բույսերի այլ պահեստային օրգաններում։ Օսլայի նկատմամբ որակական ռեակցիան յոդի հետ ռեակցիան է, որի ժամանակ օսլան դառնում է կապույտ-մանուշակագույն։

Գլիկոգեն(կենդանական օսլա) կենդանիների և սնկերի պահուստային պոլիսախարիդ է, որը մարդկանց մեջ ամենամեծ քանակությամբ կուտակվում է մկաններում և լյարդում։ Այն նաև չի լուծվում ջրում և ունի անքաղցր համ: Գլիկոգենի մոնոմերը գլյուկոզան է։ Օսլայի մոլեկուլների համեմատ՝ գլիկոգենի մոլեկուլներն էլ ավելի ճյուղավորված են։

Ցելյուլոզա, կամ ցելյուլոզա, - բույսերի հիմնական տեղեկատու պոլիսախարիդը։ Ցելյուլոզայի մոնոմերը գլյուկոզան է։ Ցելյուլոզայի չճյուղավորված մոլեկուլները կազմում են կապոցներ, որոնք բույսերի բջջապատերի մասն են կազմում։ Ցելյուլոզը փայտի հիմքն է, այն օգտագործվում է շինարարության մեջ, տեքստիլի, թղթի, ալկոհոլի և բազմաթիվ օրգանական նյութերի արտադրության մեջ։ Ցելյուլոզը քիմիապես իներտ է և չի լուծվում ոչ թթուներում, ոչ ալկալիներում: Այն նաև չի քայքայվում մարդու մարսողական համակարգի ֆերմենտներով, սակայն հաստ աղիքի բակտերիաները օգնում են մարսել այն։ Բացի այդ, մանրաթելը խթանում է աղեստամոքսային տրակտի պատերի կծկումը՝ նպաստելով դրա աշխատանքի բարելավմանը։

Չիտինպոլիսախարիդ է, որի մոնոմերը ազոտ պարունակող մոնոսաքարիդ է։ Այն սնկերի և հոդվածոտանիների թաղանթների բջջային պատերի մի մասն է։ Մարդու մարսողական համակարգում նույնպես քիտինը մարսող ֆերմենտ չկա, այն ունի միայն որոշ բակտերիաներ։

Ածխաջրերի գործառույթները.Ածխաջրերը բջջում կատարում են պլաստիկ (շինարարական), էներգիայի, պահպանման և օժանդակ գործառույթներ։ Դրանք կազմում են բույսերի և սնկերի բջջային պատերը։ 1 գ ածխաջրերի տրոհման էներգետիկ արժեքը 17,2 կՋ է։ Գլյուկոզա, ֆրուկտոզա, սախարոզա, օսլա և գլիկոգեն պահուստային նյութեր են։ Ածխաջրերը կարող են նաև լինել բարդ լիպիդների և սպիտակուցների մաս՝ ձևավորելով գլիկոլիպիդներ և գլիկոպրոտեիններ, մասնավորապես բջջային թաղանթներում: Ոչ պակաս կարևոր է ածխաջրերի դերը շրջակա միջավայրի ազդանշանների միջբջջային ճանաչման և ընկալման գործում, քանի որ նրանք գործում են որպես ընկալիչներ գլիկոպրոտեինների բաղադրության մեջ:

Լիպիդներ

Լիպիդներցածր մոլեկուլային քաշ ունեցող նյութերի քիմիապես տարասեռ խումբ է՝ հիդրոֆոբ հատկություններով։ Այս նյութերը ջրի մեջ չեն լուծվում, դրա մեջ էմուլսիաներ են կազմում, բայց հեշտությամբ լուծվում են օրգանական լուծիչներում։ Լիպիդները շոշափելիս յուղոտ են, դրանցից շատերը թղթի վրա թողնում են բնորոշ չչորացող հետքեր։ Սպիտակուցների և ածխաջրերի հետ միասին դրանք բջիջների հիմնական բաղադրիչներից են։ Տարբեր բջիջներում լիպիդների պարունակությունը նույնը չէ, հատկապես դրանցից շատերը որոշ բույսերի սերմերում և պտուղներում՝ լյարդում, սրտում, արյան մեջ։

Կախված մոլեկուլի կառուցվածքից՝ լիպիդները բաժանվում են պարզ և բարդ։ Դեպի պարզլիպիդները ներառում են չեզոք լիպիդներ (ճարպեր), մոմեր և ստերոիդներ: Համալիրլիպիդները պարունակում են նաև մեկ այլ՝ ոչ լիպիդային բաղադրիչ։ Դրանցից ամենակարեւորներն են ֆոսֆոլիպիդները, գլիկոլիպիդները եւ այլն։

Ճարպերեռահիդրիկ սպիրտային գլիցերինի և բարձր ճարպաթթուների եթերներ են։ Ճարպաթթուների մեծ մասը պարունակում է 14-22 ածխածնի ատոմ: Նրանց թվում կան և՛ հագեցած, և՛ չհագեցած, այսինքն՝ կրկնակի կապեր պարունակող։ Հագեցած ճարպաթթուներից առավել տարածված են պալմիտիկ և ստեարաթթուները, իսկ չհագեցած ճարպաթթուներից՝ օլեինը։ Որոշ չհագեցած ճարպաթթուներ չեն սինթեզվում մարդու օրգանիզմում կամ սինթեզվում են անբավարար քանակությամբ, հետևաբար դրանք անփոխարինելի են: Գլիցերինի մնացորդները կազմում են հիդրոֆիլ գլուխներ, իսկ ճարպաթթուների մնացորդները՝ հիդրոֆոբ պոչեր։

Ճարպերը հիմնականում կատարում են բջիջներում պահեստավորման ֆունկցիա և ծառայում են որպես էներգիայի աղբյուր։ Նրանք հարուստ են ենթամաշկային ճարպային հյուսվածքներով, որոնք կատարում են հարվածներ կլանող և ջերմամեկուսիչ գործառույթներ, իսկ ջրային կենդանիների մոտ այն նաև բարձրացնում է լողացողությունը։ Բուսական ճարպերը հիմնականում պարունակում են չհագեցած ճարպաթթուներ, ինչի արդյունքում դրանք հեղուկ են և կոչվում են յուղեր. Յուղերը հայտնաբերված են բազմաթիվ բույսերի սերմերում, ինչպիսիք են արևածաղիկը, սոյայի հատիկները, ռապևի սերմերը և այլն:

Մոմերեն եթերներ և ճարպաթթուների և ճարպային սպիրտների խառնուրդներ։ Բույսերի մոտ տերևի մակերեսին թաղանթ են կազմում, որը պաշտպանում է գոլորշիացումից, հարուցիչների ներթափանցումից և այլն, մի շարք կենդանիների մոտ ծածկում են մարմինը կամ ծառայում մեղրախորիսխներ կառուցելու համար։

Դեպի ստերոիդներներառում են լիպիդներ, ինչպիսիք են խոլեստերինը, որը բջջային թաղանթների էական բաղադրիչն է, ինչպես նաև սեռական հորմոններ՝ էստրադիոլ, տեստոստերոն, վիտամին D և այլն:

Ֆոսֆոլիպիդներ, բացի գլիցերինի և ճարպաթթուների մնացորդներից, պարունակում է օրթոֆոսֆորական թթվի մնացորդ: Նրանք բջջային թաղանթների մի մասն են և ապահովում են իրենց արգելքային հատկությունները:

Գլիկոլիպիդներնույնպես թաղանթների բաղադրամասեր են, սակայն դրանց պարունակությունն այնտեղ ցածր է։ Գլիկոլիպիդների ոչ լիպիդային մասը ածխաջրերն են:

Լիպիդների գործառույթները.Լիպիդները բջջում կատարում են պլաստիկ (շինական), էներգետիկ, պահեստային, պաշտպանիչ, արտազատող և կարգավորող գործառույթներ, բացի այդ, դրանք վիտամիններ են։ Այն բջջային թաղանթների էական բաղադրիչն է: 1 գ լիպիդները բաժանելիս ազատվում է 38,9 կՋ էներգիա։ Դրանք պահվում են արգելոցում բույսերի և կենդանիների տարբեր օրգաններում։ Բացի այդ, ենթամաշկային ճարպային հյուսվածքը պաշտպանում է ներքին օրգանները հիպոթերմային կամ գերտաքացումից, ինչպես նաև ցնցումներից: Լիպիդների կարգավորիչ գործառույթը պայմանավորված է նրանով, որ դրանցից մի քանիսը հորմոններ են: Միջատների ճարպային մարմինը ծառայում է արտազատմանը։

Սկյուռիկներ

Սկյուռիկներ- Սրանք բարձր մոլեկուլային միացություններ են՝ կենսապոլիմերներ, որոնց մոնոմերները պեպտիդային կապերով կապված ամինաթթուներ են։

ամինաթթուկոչվում է օրգանական միացություն, որն ունի ամինո խումբ, կարբոքսիլ խումբ և ռադիկալ: Ընդհանուր առմամբ, բնության մեջ հայտնաբերվել են մոտ 200 ամինաթթուներ, որոնք տարբերվում են ռադիկալներով և ֆունկցիոնալ խմբերի փոխադարձ դասավորությամբ, սակայն դրանցից միայն 20-ը կարող են լինել սպիտակուցների մաս։ Այս ամինաթթուները կոչվում են պրոտեինոգեն:

Ցավոք սրտի, ոչ բոլոր պրոտեինոգեն ամինաթթուները կարող են սինթեզվել մարդու մարմնում, ուստի դրանք բաժանվում են փոխարինելի և անփոխարինելի: Ոչ էական ամինաթթուներանհրաժեշտ քանակությամբ ձևավորվում են մարդու մարմնում և անփոխարինելի- Ոչ: Նրանք պետք է գան սննդից, բայց կարող են նաև մասամբ սինթեզվել աղիքային միկրոօրգանիզմների կողմից։ Կան 8 լիովին էական ամինաթթուներ, որոնք ներառում են վալին, իզոլեյցին, լեյցին, լիզին, մեթիոնին, թրեոնին, տրիպտոֆան և ֆենիլալանին: Չնայած այն հանգամանքին, որ բացարձակապես բոլոր պրոտեինածին ամինաթթուները սինթեզվում են բույսերում, բուսական սպիտակուցները թերի են, քանի որ դրանք չեն պարունակում ամինաթթուների ամբողջական փաթեթ, ընդ որում, բույսերի վեգետատիվ մասերում սպիտակուցի առկայությունը հազվադեպ է գերազանցում 1-2%-ը: զանգվածային. Ուստի անհրաժեշտ է ուտել ոչ միայն բուսական, այլեւ կենդանական ծագման սպիտակուցներ։

Պեպտիդային կապերով կապված երկու ամինաթթուների հաջորդականությունը կոչվում է դիպեպտիդ, երեքից եռապեպտիդՊեպտիդների շարքում կան այնպիսի կարևոր միացություններ, ինչպիսիք են հորմոնները (օքսիտոցին, վազոպրեսին), հակաբիոտիկները և այլն: Ավելի քան քսան ամինաթթուների շղթան կոչվում է. պոլիպեպտիդ, իսկ 60-ից ավելի ամինաթթուների մնացորդներ պարունակող պոլիպեպտիդները սպիտակուցներ են։

Սպիտակուցների կառուցվածքային կազմակերպման մակարդակները.Սպիտակուցները կարող են ունենալ առաջնային, երկրորդային, երրորդական և չորրորդական կառուցվածքներ։

Սպիտակուցի առաջնային կառուցվածքը- սա գծային ամինաթթուների հաջորդականությունկապված է պեպտիդային կապով: Առաջնային կառուցվածքը, ի վերջո, որոշում է սպիտակուցի յուրահատկությունը և դրա յուրահատկությունը, քանի որ նույնիսկ եթե ենթադրենք, որ միջին սպիտակուցը պարունակում է 500 ամինաթթու մնացորդ, ապա հնարավոր համակցությունների թիվը 20500 է։ Հետևաբար, առնվազն մեկ ամինաթթվի տեղակայման փոփոխություն։ առաջնային կառուցվածքում թթուն ենթադրում է երկրորդական և բարձր կառուցվածքների, ինչպես նաև ամբողջ սպիտակուցի հատկությունների փոփոխություն:

Սպիտակուցի կառուցվածքային առանձնահատկությունները որոշում են դրա տարածական փաթեթավորումը՝ երկրորդական և երրորդական կառույցների առաջացումը:

երկրորդական կառուցվածքըսպիտակուցի մոլեկուլի տարածական դասավորությունն է ձևով պարույրներկամ ծալքերպահվում են ջրածնային կապերով թթվածնի և ջրածնի ատոմների պեպտիդային խմբերի պարույրի կամ ծալքերի տարբեր շրջադարձերի միջև: Շատ սպիտակուցներ պարունակում են քիչ թե շատ երկար շրջաններ՝ երկրորդական կառուցվածքով։ Դրանք են, օրինակ, մազերի և եղունգների կերատինները, մետաքսի ֆիբրոինը։

Երրորդական կառուցվածքսկյուռ ( գնդիկ) նաև պոլիպեպտիդային շղթայի տարածական ծալման ձև է, որը պահվում է հիդրոֆոբ, ջրածնային, դիսուլֆիդային (S-S) և այլ կապերով։ Այն բնորոշ է մարմնի սպիտակուցների մեծամասնությանը, ինչպիսին է մկանային միոգլոբինը:

Չորրորդական կառուցվածք- ամենաբարդը, որը ձևավորվում է մի քանի պոլիպեպտիդային շղթաներով, որոնք կապված են հիմնականում նույն կապերով, ինչպես երրորդում (հիդրոֆոբ, իոնային և ջրածին), ինչպես նաև այլ թույլ փոխազդեցություններ: Չորրորդական կառուցվածքը բնորոշ է մի քանի սպիտակուցների, ինչպիսիք են հեմոգլոբինը, քլորոֆիլը և այլն։

Մոլեկուլի ձևն է fibrillarև գնդաձեւսպիտակուցներ. Դրանցից առաջինները երկարաձգված են, ինչպես, օրինակ, շարակցական հյուսվածքի կոլագենը կամ մազերի ու եղունգների կերատինները։ Գնդիկավոր սպիտակուցները լինում են գնդիկի (գլոբուլների) տեսքով, ինչպես մկանային միոգլոբինը։

Պարզ և բարդ սպիտակուցներ.Սպիտակուցները կարող են լինել պարզև համալիր.Պարզ սպիտակուցները կազմված են միայն ամինաթթուներից, մինչդեռ համալիրսպիտակուցները (լիպոպրոտեիններ, քրոմպրոտեիններ, գլիկոպրոտեիններ, նուկլեոպրոտեիններ և այլն) պարունակում են սպիտակուցային և ոչ սպիտակուցային մասեր։ Քրոմոպրոտեիններպարունակում է գունավոր ոչ սպիտակուցային բաժին: Դրանք ներառում են հեմոգլոբին, միոգլոբին, քլորոֆիլ, ցիտոքրոմներ և այլն: Այսպիսով, հեմոգլոբինի բաղադրության մեջ գլոբինի սպիտակուցի չորս պոլիպեպտիդ շղթաներից յուրաքանչյուրը կապված է ոչ սպիտակուցային մասի հետ՝ հեմի հետ, որի կենտրոնում կա երկաթ: իոն, որը հեմոգլոբինին տալիս է կարմիր գույն: Ոչ սպիտակուցային մաս լիպոպրոտեիններլիպիդ է և գլիկոպրոտեիններ- ածխաջրեր. Ե՛վ լիպոպրոտեինները, և՛ գլիկոպրոտեինները բջջային թաղանթների մի մասն են: Նուկլեոպրոտեիններսպիտակուցների և նուկլեինաթթուների (ԴՆԹ և ՌՆԹ) համալիրներ են։ Նրանք կատարում են ժառանգական տեղեկատվության պահպանման և փոխանցման գործընթացներում կարևորագույն գործառույթները։

Սպիտակուցի հատկությունները.Շատ սպիտակուցներ շատ լուծելի են ջրում, սակայն դրանցից կան այնպիսիք, որոնք լուծվում են միայն աղերի, ալկալիների, թթուների կամ օրգանական լուծիչների լուծույթներում։ Սպիտակուցի մոլեկուլի կառուցվածքը և նրա ֆունկցիոնալ ակտիվությունը կախված են շրջակա միջավայրի պայմաններից: Իր կառուցվածքի սպիտակուցի մոլեկուլի կորուստը առաջնայինը պահպանելով կոչվում է denaturation.

Դենատուրացիա տեղի է ունենում ջերմաստիճանի, pH-ի, մթնոլորտային ճնշման փոփոխությունների, թթուների, ալկալիների, ծանր մետաղների աղերի, օրգանական լուծիչների և այլնի ազդեցության տակ: Երկրորդական և բարձր կառուցվածքների վերականգնման հակառակ գործընթացը կոչվում է. վերածնում, սակայն, դա միշտ չէ, որ հնարավոր է։ Սպիտակուցի մոլեկուլի ամբողջական քայքայումը կոչվում է ոչնչացում.

Սպիտակուցի գործառույթները.Սպիտակուցները բջջում կատարում են մի շարք գործառույթներ՝ պլաստիկ (կառուցողական), կատալիտիկ (ֆերմենտային), էներգիա, ազդանշանային (ընկալիչ), կծկվող (շարժիչ), տրանսպորտային, պաշտպանիչ, կարգավորող և պահեստավորող։

Սպիտակուցների կառուցման գործառույթը կապված է բջջային թաղանթներում և բջջի կառուցվածքային բաղադրիչներում դրանց առկայության հետ: Էներգիա-պայմանավորված է նրանով, որ 1 գ սպիտակուցի քայքայման ժամանակ արտազատվում է 17,2 կՋ էներգիա։ Մեմբրանի ընկալիչների սպիտակուցները ակտիվորեն ներգրավված են շրջակա միջավայրի ազդանշանների ընկալման և բջջի միջոցով դրանց փոխանցման, ինչպես նաև միջբջջային ճանաչման մեջ: Առանց սպիտակուցների, բջիջների և օրգանիզմների շարժումը որպես ամբողջություն անհնար է, քանի որ դրանք կազմում են դրոշակի և թարթիչների հիմքը, ինչպես նաև ապահովում են մկանների կծկում և ներբջջային բաղադրիչների շարժում: Մարդկանց և շատ կենդանիների արյան մեջ հեմոգլոբին սպիտակուցը կրում է թթվածին և ածխաթթու գազի մի մասը, իսկ մյուս սպիտակուցները տեղափոխում են իոններ և էլեկտրոններ։ Սպիտակուցների պաշտպանիչ դերը կապված է հիմնականում անձեռնմխելիության հետ, քանի որ ինտերֆերոնի սպիտակուցը ի վիճակի է ոչնչացնել բազմաթիվ վիրուսներ, իսկ հակամարմինների սպիտակուցները արգելակում են բակտերիաների և այլ օտարերկրյա նյութերի զարգացումը: Սպիտակուցների և պեպտիդների մեջ կան բազմաթիվ հորմոններ, օրինակ՝ ենթաստամոքսային գեղձի հորմոն ինսուլինը, որը կարգավորում է արյան մեջ գլյուկոզայի կոնցենտրացիան։ Որոշ օրգանիզմներում սպիտակուցները կարող են պահվել պահուստում, ինչպես սերմերի մեջ պարունակվող հատիկները կամ հավի ձվի սպիտակուցները:

Նուկլեինաթթուներ

Նուկլեինաթթուներբիոպոլիմերներ են, որոնց մոնոմերները նուկլեոտիդներ են։ Ներկայումս հայտնի են նուկլեինաթթուների երկու տեսակ՝ ռիբոնուկլեին (ՌՆԹ) և դեզօքսիռիբոնուկլեին (ԴՆԹ):

Նուկլեոտիդձևավորվում է ազոտային հիմքով, պենտոզայի շաքարի մնացորդով և ֆոսֆորաթթվի մնացորդով: Նուկլեոտիդների առանձնահատկությունները հիմնականում որոշվում են դրանց բաղադրությունը կազմող ազոտային հիմքերով, հետևաբար, նույնիսկ պայմանականորեն, նուկլեոտիդները նշանակվում են դրանց անվան առաջին տառերով։ Նուկլեոտիդների կազմը կարող է ներառել հինգ ազոտային հիմքեր՝ ադենին (A), գուանին (G), թիմին (T), ուրացիլ (U) և ցիտոզին (C): Նուկլեոտիդների պենտոզները՝ ռիբոզը և դեզօքսիրիբոզը, որոշում են, թե որ նուկլեոտիդն է առաջանալու՝ ռիբոնուկլեոտիդը, թե դեզօքսիրիբոնուկլեոտիդը։ Ռիբոնուկլեոտիդները ՌՆԹ-ի մոնոմերներ են, նրանք կարող են հանդես գալ որպես ազդանշանային մոլեկուլներ (cAMP) և լինել բարձր էներգիայի միացությունների մաս, ինչպիսիք են ATP-ն, և կոֆերմենտները, ինչպիսիք են NADP, NAD, FAD և այլն, իսկ դեզօքսիռիբոնուկլեոտիդները ԴՆԹ-ի մասն են:

Դեզօքսիռիբոնուկլեինաթթու (ԴՆԹ)- երկշղթա կենսապոլիմեր, որի մոնոմերներն են դեզօքսիռիբոնուկլեոտիդները։ Դեզօքսիռիբոնուկլեոտիդների կազմը ներառում է հինգ հնարավորից միայն չորս ազոտային հիմքեր՝ ադենին (A), թիմին (T), գուանին (G) կամ ցիտոզին (C), ինչպես նաև դեզօքսիռիբոզ և ֆոսֆորաթթվի մնացորդներ։ ԴՆԹ շղթայում նուկլեոտիդները փոխկապակցված են օրթոֆոսֆորական թթվի մնացորդների միջոցով՝ ձևավորելով ֆոսֆոդիստերային կապ։ Երբ ձևավորվում է երկշղթա մոլեկուլ, ազոտային հիմքերը ուղղվում են դեպի մոլեկուլ: Այնուամենայնիվ, ԴՆԹ-ի շղթաների միացումը պատահական չի լինում. տարբեր շղթաների ազոտային հիմքերը փոխկապակցված են ջրածնային կապերով՝ ըստ կոմպլեմենտարության սկզբունքի. երեքով (G $ ≡ $ C):

Նրա համար դրված էին Chargaff կանոնները.

1. Ադենին պարունակող ԴՆԹ նուկլեոտիդների թիվը հավասար է թիմին պարունակող նուկլեոտիդների թվին (A=T):
2. Գուանին պարունակող ԴՆԹ նուկլեոտիդների թիվը հավասար է ցիտոզին պարունակող նուկլեոտիդների թվին (G$≡$C)։
3. Ադենին և գուանին պարունակող դեզօքսիռիբոնուկլեոտիդների գումարը հավասար է թիմին և ցիտոզին պարունակող դեզօքսիռիբոնուկլեոտիդների գումարին (A+G = T+C):
4. Ադենին և թիմին պարունակող դեզօքսիռիբոնուկլեոտիդների և գուանին և ցիտոսին պարունակող դեզօքսիռիբոնուկլեոտիդների գումարի հարաբերությունը կախված է օրգանիզմի տեսակից։

ԴՆԹ-ի կառուցվածքը վերծանել են Ֆ. Քրիքը և Դ. Ուոթսոնը (Ֆիզիոլոգիայի և բժշկության Նոբելյան մրցանակ, 1962 թ.): Նրանց մոդելի համաձայն՝ ԴՆԹ-ի մոլեկուլը աջակողմյան կրկնակի խխունջ է։ ԴՆԹ-ի շղթայում նուկլեոտիդների միջև հեռավորությունը 0,34 նմ է:

ԴՆԹ-ի ամենակարևոր հատկությունը վերարտադրվելու (ինքնակրկնապատկվելու) կարողությունն է։ ԴՆԹ-ի հիմնական գործառույթը ժառանգական տեղեկատվության պահպանումն ու փոխանցումն է, որը գրված է նուկլեոտիդային հաջորդականությունների տեսքով։ ԴՆԹ-ի մոլեկուլի կայունությունը պահպանվում է հզոր վերանորոգման (վերականգնողական) համակարգերի միջոցով, բայց նույնիսկ դրանք չեն կարողանում ամբողջությամբ վերացնել անբարենպաստ ազդեցությունները, ինչը, ի վերջո, հանգեցնում է մուտացիաների: Էուկարիոտիկ բջիջների ԴՆԹ-ն կենտրոնացած է միջուկում, միտոքոնդրիումներում և պլաստիդներում, մինչդեռ պրոկարիոտային բջիջները գտնվում են անմիջապես ցիտոպլազմայում: Միջուկային ԴՆԹ-ն քրոմոսոմների հիմքն է, այն ներկայացված է բաց մոլեկուլներով։ Միտոքոնդրիաների, պլաստիդների և պրոկարիոտների ԴՆԹ-ն ունի շրջանաձև ձև:

Ռիբոնուկլեինաթթու (ՌՆԹ)- բիոպոլիմեր, որի մոնոմերները ռիբոնուկլեոտիդներ են: Դրանք նաև պարունակում են չորս ազոտային հիմքեր՝ ադենին (A), ուրացիլ (U), գուանին (G) կամ ցիտոզին (C), դրանով իսկ տարբերվում են ԴՆԹ-ից հիմքերից մեկում (տիմինի փոխարեն ՌՆԹ-ն պարունակում է ուրացիլ)։ Պենտոզայի շաքարի մնացորդը ռիբոնուկլեոտիդներում ներկայացված է ռիբոզայով: ՌՆԹ-ն հիմնականում միաշղթա մոլեկուլներ է, բացառությամբ որոշ վիրուսային մոլեկուլների։ Գոյություն ունեն ՌՆԹ-ի երեք հիմնական տեսակ՝ տեղեկատվական կամ կաղապարային (mRNA, mRNA), ռիբոսոմային (rRNA) և տրանսպորտային (tRNA): Դրանք բոլորն էլ ձևավորվում են ընթացքում արտագրություններ- վերագրանցում ԴՆԹ-ի մոլեկուլներից:

ևՌՆԹ-ները կազմում են բջիջի ՌՆԹ-ի ամենափոքր մասնաբաժինը (2-4%), ինչը փոխհատուցվում է դրանց բազմազանությամբ, քանի որ մեկ բջիջը կարող է պարունակել հազարավոր տարբեր mRNA-ներ: Սրանք միաշղթա մոլեկուլներ են, որոնք պոլիպեպտիդային շղթաների սինթեզի կաղապարներ են։ Սպիտակուցի կառուցվածքի մասին տեղեկատվությունը դրանցում գրանցվում է նուկլեոտիդների հաջորդականությունների տեսքով, և յուրաքանչյուր ամինաթթու կոդավորում է նուկլեոտիդների եռյակ. կոդոն.

ՌՌՆԹ-ն բջիջում ՌՆԹ-ի ամենաբազմաթիվ տեսակն է (մինչև 80%)։ Նրանց մոլեկուլային քաշը կազմում է միջինը 3000-5000; ձևավորվում են միջուկներում և մտնում են բջջային օրգանելների՝ ռիբոսոմների մեջ։ Ըստ երևույթին, rRNA-ները նույնպես դեր են խաղում սպիտակուցի սինթեզում:

տՌՆԹ-ն ՌՆԹ-ի մոլեկուլներից ամենափոքրն է, քանի որ այն պարունակում է ընդամենը 73-85 նուկլեոտիդ: Նրանց մասնաբաժինը բջջային ՌՆԹ-ի ընդհանուր քանակի մեջ կազմում է մոտ 16%: tRNA-ի ֆունկցիան ամինաթթուների տեղափոխումն է սպիտակուցի սինթեզի վայր (ռիբոսոմների վրա): tRNA մոլեկուլի ձևը նման է երեքնուկի տերևի: Մոլեկուլի մի ծայրում կա ամինաթթու կցելու տեղ, իսկ օղակներից մեկում կա նուկլեոտիդների եռյակ, որը լրացնում է mRNA կոդոնին և որոշում, թե որ ամինաթթուն է կրելու tRNA-ն. հակակոդոն.

ՌՆԹ-ի բոլոր տեսակները ակտիվորեն մասնակցում են ժառանգական տեղեկատվության ներդրմանը, որը ԴՆԹ-ից վերագրվում է mRNA, իսկ վերջինիս վրա կատարվում է սպիտակուցի սինթեզ։ tRNA-ն սպիտակուցների սինթեզի գործընթացում ամինաթթուներ է փոխանցում ռիբոսոմներին, իսկ rRNA-ն ուղղակիորեն ռիբոսոմների մի մասն է:

Ադենոզին տրիֆոսֆորական թթու (ATP)նուկլեոտիդ է, որը պարունակում է, բացի ադենինի ազոտային հիմքից և ռիբոզի մնացորդից, երեք ֆոսֆորաթթվի մնացորդներ։ Վերջին երկու ֆոսֆորի մնացորդների միջև կապերը մակրոէերգիկ են (պառակտման ժամանակ 42 կՋ/մոլ էներգիա է թողարկվում), մինչդեռ պառակտման ժամանակ ստանդարտ քիմիական կապը տալիս է 12 կՋ/մոլ։ Եթե ​​էներգիա է պահանջվում, ATP-ի մակրոէերգիկ կապը տրոհվում է, ադենոզին դիֆոսֆորական թթու (ADP), ձևավորվում է ֆոսֆորի մնացորդ և էներգիա է ազատվում.

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

ADP-ն կարող է նաև տրոհվել՝ ձևավորելով AMP (ադենոզին մոնոֆոսֆորական թթու) և ֆոսֆորաթթվի մնացորդ.

ADP + H 2 O $→$ AMP + H 3 PO 4 + 42 կՋ:

Էներգետիկ նյութափոխանակության գործընթացում (շնչառության, խմորման ժամանակ), ինչպես նաև ֆոտոսինթեզի գործընթացում ADP-ն ամրացնում է ֆոսֆորի մնացորդը և վերածվում ATP-ի։ ATP-ի վերականգնման ռեակցիան կոչվում է ֆոսֆորիլացում. ATP-ն էներգիայի համընդհանուր աղբյուր է կենդանի օրգանիզմների կենսագործունեության բոլոր գործընթացների համար:

Բոլոր կենդանի օրգանիզմների բջիջների քիմիական կազմի ուսումնասիրությունը ցույց է տվել, որ դրանք պարունակում են նույն քիմիական տարրերը, քիմիական նյութեր, որոնք կատարում են նույն գործառույթները։ Ավելին, դրանում կաշխատի մի օրգանիզմից մյուսը փոխանցված ԴՆԹ-ի մի կտոր, իսկ բակտերիաների կամ սնկերի կողմից սինթեզված սպիտակուցը մարդու օրգանիզմում կգործի որպես հորմոն կամ ֆերմենտ։ Սա օրգանական աշխարհի ծագման միասնության ապացույցներից մեկն է։

Բջջի կառուցվածքը. Բջջի մասերի և օրգանելների կառուցվածքի և գործառույթների փոխհարաբերությունները նրա ամբողջականության հիմքն են

Բջջի կառուցվածքը

Պրոկարիոտ և էուկարիոտ բջիջների կառուցվածքը

Բջիջների հիմնական կառուցվածքային բաղադրիչներն են պլազմային թաղանթը, ցիտոպլազմը և ժառանգական ապարատը։ Կախված կազմակերպության առանձնահատկություններից՝ առանձնանում են բջիջների երկու հիմնական տեսակ՝ պրոկարիոտ և էուկարիոտ։ Պրոկարիոտ և էուկարիոտ բջիջների հիմնական տարբերությունը նրանց ժառանգական ապարատի կազմակերպումն է. նուկլեոիդ) և նրանից չի բաժանվում թաղանթային կառուցվածքներով, մինչդեռ էուկարիոտների մոտ ԴՆԹ-ի մեծ մասը կենտրոնացած է միջուկում՝ շրջապատված կրկնակի թաղանթով։ Բացի այդ, նուկլեոիդում տեղակայված պրոկարիոտ բջիջների գենետիկական տեղեկատվությունը գրանցվում է շրջանաձև ԴՆԹ-ի մոլեկուլում, մինչդեռ էուկարիոտներում ԴՆԹ-ի մոլեկուլները փակ չեն։

Ի տարբերություն էուկարիոտների, պրոկարիոտ բջիջների ցիտոպլազմը պարունակում է նաև օրգանելների փոքր քանակություն, մինչդեռ էուկարիոտիկ բջիջները բնութագրվում են այս կառուցվածքների զգալի բազմազանությամբ։

Կենսաբանական թաղանթների կառուցվածքը և գործառույթները

Կենսաթաղանթի կառուցվածքը.Էուկարիոտ բջիջների բջիջները սահմանափակող թաղանթները և թաղանթային օրգանելները ունեն ընդհանուր քիմիական կազմ և կառուցվածք։ Դրանք ներառում են լիպիդներ, սպիտակուցներ և ածխաջրեր: Թաղանթային լիպիդները հիմնականում ներկայացված են ֆոսֆոլիպիդներով և խոլեստերինով։ Մեմբրանի սպիտակուցների մեծ մասը բարդ սպիտակուցներ են, ինչպիսիք են գլիկոպրոտեինները: Ածխաջրերը թաղանթում ինքնուրույն չեն առաջանում, դրանք կապված են սպիտակուցների և լիպիդների հետ։ Թաղանթների հաստությունը 7-10 նմ է։

Մեմբրանի կառուցվածքի ներկայումս ընդունված հեղուկ խճանկարային մոդելի համաձայն, լիպիդները կազմում են կրկնակի շերտ, կամ լիպիդային երկշերտ, որոնցում լիպիդային մոլեկուլների հիդրոֆիլ «գլուխները» շրջված են դեպի դուրս, իսկ հիդրոֆոբ «պոչերը» թաքնված են թաղանթի ներսում։ Այս «պոչերը», իրենց հիդրոֆոբության շնորհիվ, ապահովում են բջջի ներքին միջավայրի և նրա միջավայրի ջրային փուլերի տարանջատումը։ Սպիտակուցները կապված են լիպիդների հետ տարբեր տեսակի փոխազդեցությունների միջոցով: Սպիտակուցների մի մասը գտնվում է թաղանթի մակերեսին։ Նման սպիտակուցները կոչվում են ծայրամասային, կամ մակերեսային. Այլ սպիտակուցներ մասամբ կամ ամբողջությամբ ընկղմված են թաղանթում. սրանք են անբաժանելի,կամ ընկղմված սպիտակուցներ. Մեմբրանի սպիտակուցները կատարում են կառուցվածքային, տրանսպորտային, կատալիտիկ, ընկալիչ և այլ գործառույթներ։

Մեմբրանները բյուրեղների նման չեն, դրանց բաղադրիչները անընդհատ շարժման մեջ են, ինչի արդյունքում լիպիդային մոլեկուլների միջև առաջանում են բացեր՝ ծակոտիներ, որոնց միջով տարբեր նյութեր կարող են մտնել կամ դուրս գալ բջիջ։

Կենսաբանական թաղանթները տարբերվում են բջջում իրենց տեղակայմամբ, քիմիական կազմով և գործառույթներով։ Մեմբրանների հիմնական տեսակներն են պլազմային և ներքին։ պլազմային թաղանթպարունակում է մոտ 45% լիպիդներ (ներառյալ գլիկոլիպիդներ), 50% սպիտակուցներ և 5% ածխաջրեր: Ածխաջրերի շղթաները, որոնք կազմում են բարդ սպիտակուցներ՝ գլիկոպրոտեիններ և բարդ լիպիդներ-գլիկոլիպիդներ, դուրս են ցցվում թաղանթի մակերեսից վեր։ Պլազմային գլիկոպրոտեինները չափազանց սպեցիֆիկ են: Այսպիսով, օրինակ, դրանց միջոցով տեղի է ունենում բջիջների, այդ թվում՝ սերմնահեղուկի և ձվաբջիջների փոխադարձ ճանաչում։

Կենդանական բջիջների մակերեսին ածխաջրային շղթաները կազմում են բարակ մակերեսային շերտ. գլիկոկալիքս:Այն հայտնաբերվել է կենդանական գրեթե բոլոր բջիջներում, սակայն դրա ծանրությունը նույնը չէ (10-50 մկմ): Գլիկոկալիքսն ապահովում է բջջի անմիջական կապը արտաքին միջավայրի հետ, դրանում տեղի է ունենում արտաբջջային մարսողություն; ընկալիչները գտնվում են գլիկոկալիքսում: Բակտերիաների, բույսերի և սնկերի բջիջները, բացի պլազմալեմմայից, շրջապատված են նաև բջջային թաղանթներով։

Ներքին թաղանթներԷուկարիոտիկ բջիջները սահմանազատում են բջջի տարբեր հատվածները՝ ձևավորելով մի տեսակ «բաժիններ». կուպեներ, որը նպաստում է նյութափոխանակության և էներգիայի տարբեր գործընթացների տարանջատմանը։ Նրանք կարող են տարբերվել քիմիական կազմով և գործառույթներով, սակայն պահպանում են կառուցվածքի ընդհանուր պլանը։

Մեմբրանի գործառույթները.

1. Սահմանափակող.Այն բաղկացած է նրանից, որ նրանք առանձնացնում են բջջի ներքին տարածությունը արտաքին միջավայրից։ Մեմբրանը կիսաթափանցիկ է, այսինքն՝ միայն այն նյութերը, որոնք անհրաժեշտ են բջջին, կարող են ազատորեն հաղթահարել այն, մինչդեռ կան անհրաժեշտ նյութերի տեղափոխման մեխանիզմներ։
2. Ընդունիչ.Այն կապված է առաջին հերթին շրջակա միջավայրի ազդանշանների ընկալման և այդ տեղեկատվության փոխանցման հետ բջիջ: Այս ֆունկցիայի համար պատասխանատու են հատուկ ընկալիչների սպիտակուցները: Մեմբրանի սպիտակուցները պատասխանատու են նաև «ընկեր կամ թշնամի» սկզբունքով բջիջների ճանաչման, ինչպես նաև միջբջջային կապերի ձևավորման համար, որոնցից ամենաուսումնասիրվածը նյարդային բջիջների սինապսներն են։
3. կատալիտիկ.Թաղանթների վրա տեղակայված են բազմաթիվ ֆերմենտային համալիրներ, որոնց արդյունքում դրանց վրա տեղի են ունենում ինտենսիվ սինթետիկ պրոցեսներ։
4. Էներգիայի վերափոխում.Կապված է էներգիայի ձևավորման, ATP-ի տեսքով դրա պահպանման և ծախսերի հետ:
5. Կոմպարտմենտալացում.Թաղանթները սահմանազատում են նաև բջջի ներսում տարածությունը՝ դրանով իսկ առանձնացնելով ռեակցիայի սկզբնական նյութերը և ֆերմենտները, որոնք կարող են իրականացնել համապատասխան ռեակցիաները։
6. Միջբջջային շփումների ձևավորում.Չնայած այն հանգամանքին, որ թաղանթի հաստությունը այնքան փոքր է, որ այն չի կարելի տարբերել անզեն աչքով, այն մի կողմից ծառայում է որպես բավականին հուսալի խոչընդոտ իոնների և մոլեկուլների, հատկապես ջրում լուծվողների համար, իսկ մյուս կողմից՝ ապահովում է դրանց տեղափոխումը բջիջ և դուրս:
7. Տրանսպորտ.

թաղանթային տրանսպորտ.Շնորհիվ այն բանի, որ բջիջները, որպես տարրական կենսաբանական համակարգեր, բաց համակարգեր են, նյութափոխանակությունն ու էներգիան ապահովելու, հոմեոստազը, աճը, դյուրագրգռությունը և այլ պրոցեսները պահպանելու համար, պահանջվում է նյութերի տեղափոխում մեմբրանի միջոցով՝ թաղանթային տրանսպորտ: Ներկայումս բջջաթաղանթով նյութերի տեղափոխումը բաժանվում է ակտիվ, պասիվ, էնդո- և էկզոցիտոզի:

Պասիվ տրանսպորտտրանսպորտի տեսակ է, որը տեղի է ունենում առանց էներգիայի ծախսման ավելի բարձր կոնցենտրացիայից ավելի ցածր: Լիպիդում լուծվող փոքր ոչ բևեռ մոլեկուլները (O 2, CO 2) հեշտությամբ թափանցում են բջիջ պարզ դիֆուզիոն. Չլուծվող լիպիդներում, ներառյալ լիցքավորված փոքր մասնիկները, վերցվում են կրող սպիտակուցներով կամ անցնում հատուկ ուղիներով (գլյուկոզա, ամինաթթուներ, K+, PO 4 3-): Պասիվ տրանսպորտի այս տեսակը կոչվում է հեշտացված դիֆուզիոն. Ջուրը բջիջ է մտնում լիպիդային փուլում ծակոտիների միջով, ինչպես նաև սպիտակուցներով պատված հատուկ ալիքներով։ Ջրի տեղափոխումը թաղանթով կոչվում է օսմոզ.

Օսմոզը չափազանց կարևոր է բջջի կյանքում, քանի որ եթե այն տեղադրվի աղերի ավելի մեծ կոնցենտրացիա ունեցող լուծույթի մեջ, քան բջջի լուծույթում, ապա ջուրը կսկսի դուրս գալ բջիջից, իսկ կենդանի պարունակության ծավալը կսկսի նվազել։ . Կենդանական բջիջներում բջիջն ամբողջությամբ փոքրանում է, իսկ բույսերի բջիջներում ցիտոպլազմը հետ է մնում բջջային պատից, որը կոչվում է. պլազմոլիզ. Երբ բջիջը տեղադրվում է ցիտոպլազմից պակաս խտացված լուծույթում, ջուրը տեղափոխվում է հակառակ ուղղությամբ՝ բջիջ: Այնուամենայնիվ, ցիտոպլազմային մեմբրանի ընդարձակման սահմանափակումներ կան, և կենդանական բջիջը ի վերջո պատռվում է, մինչդեռ բույսերի բջիջում դա թույլ չի տալիս ուժեղ բջջային պատը: Բջջի ամբողջ ներքին տարածությունը բջջային պարունակությամբ լցնելու երեւույթը կոչվում է դեպլազմոլիզ. Դեղերի պատրաստման ժամանակ, հատկապես ներերակային ընդունման համար, պետք է հաշվի առնել աղի ներբջջային կոնցենտրացիան, քանի որ դա կարող է հանգեցնել արյան բջիջների վնասմանը (դրա համար օգտագործվում է ֆիզիոլոգիական աղի 0,9% նատրիումի քլորիդ պարունակությամբ): Սա ոչ պակաս կարևոր է բջիջների և հյուսվածքների, ինչպես նաև կենդանիների և բույսերի օրգանների մշակման գործում։

ակտիվ տրանսպորտշարունակվում է ATP էներգիայի ծախսը նյութի ավելի ցածր կոնցենտրացիայից դեպի ավելի բարձր: Այն իրականացվում է հատուկ սպիտակուցներ-պոմպերի օգնությամբ։ Սպիտակուցները մեմբրանի միջոցով մղում են K +, Na +, Ca 2+ և այլ իոններ, որոնք նպաստում են ամենակարևոր օրգանական նյութերի տեղափոխմանը, ինչպես նաև նյարդային ազդակների առաջացմանը և այլն։

Էնդոցիտոզ- սա բջիջի կողմից նյութերի կլանման ակտիվ գործընթաց է, որի ժամանակ թաղանթը ներխուժում է, այնուհետև ձևավորում է թաղանթային վեզիկուլներ. ֆագոսոմներ, որոնք պարունակում են կլանված առարկաներ։ Այնուհետև առաջնային լիզոսոմը միաձուլվում է ֆագոսոմի հետ և ձևավորվում է երկրորդային լիզոսոմ, կամ ֆագոլիզոսոմ, կամ մարսողական վակուոլ. Վեզիկուլի պարունակությունը ճեղքվում է լիզոսոմային ֆերմենտների միջոցով, իսկ ճեղքման արգասիքները կլանվում և յուրացվում են բջջի կողմից։ Չմարսված մնացորդները բջջից հանվում են էկզոցիտոզով։ Էնդոցիտոզի երկու հիմնական տեսակ կա՝ ֆագոցիտոզ և պինոցիտոզ։

Ֆագոցիտոզբջջի մակերեսի կողմից գրավման և բջջի կողմից պինդ մասնիկների կլանման գործընթացն է, և պինոցիտոզ- հեղուկներ. Ֆագոցիտոզը առաջանում է հիմնականում կենդանական բջիջներում (միաբջիջ կենդանիներ, մարդու լեյկոցիտներ), այն ապահովում է նրանց սնուցումը, հաճախ՝ օրգանիզմի պաշտպանությունը։ Պինոցիտոզով իմունային ռեակցիաների գործընթացում տեղի է ունենում սպիտակուցների, հակագեն-հակամարմինների բարդույթների ներծծում, սակայն շատ վիրուսներ բջիջ են մտնում նաև պինոցիտոզով կամ ֆագոցիտոզով։ Բույսերի և սնկերի բջիջներում ֆագոցիտոզը գործնականում անհնար է, քանի որ դրանք շրջապատված են ամուր բջջային թաղանթներով։

Էկզոցիտոզէնդոցիտոզի հակառակ ընթացքն է։ Այսպիսով, մարսողական վակուոլներից ազատվում են չմարսված սննդի մնացորդները, հեռացվում են բջջի և ամբողջ օրգանիզմի կյանքի համար անհրաժեշտ նյութերը։ Օրինակ, նյարդային ազդակների փոխանցումը տեղի է ունենում նեյրոնի կողմից քիմիական սուրհանդակների ազատման պատճառով, որն ուղարկում է իմպուլսը. միջնորդներ, իսկ բույսերի բջիջներում բջջային թաղանթի օժանդակ ածխաջրերը այս կերպ ազատվում են։

Բուսական բջիջների, սնկերի և բակտերիաների բջջային պատերը:Թաղանթից դուրս բջիջը կարող է արտազատել ամուր շրջանակ. Բջջային թաղանթ,կամ բջջային պատը.

Բույսերում բջջային պատը կազմված է ցելյուլոզափաթեթավորված 50-100 մոլեկուլների փաթեթներում: Նրանց միջև եղած բացերը լցված են ջրով և այլ ածխաջրերով: Բուսական բջջային թաղանթը ծակվում է խողովակներով. պլազմոդեզմատաորի միջով անցնում են էնդոպլազմիկ ցանցի թաղանթները։ Պլազմոդեզմատան նյութեր է տեղափոխում բջիջների միջև: Այնուամենայնիվ, նյութերի տեղափոխումը, ինչպիսին է ջուրը, կարող է տեղի ունենալ նաև բջջի պատերի երկայնքով: Ժամանակի ընթացքում բույսերի բջջաթաղանթում կուտակվում են տարբեր նյութեր, այդ թվում՝ տանիններ կամ ճարպանման նյութեր, ինչը հանգեցնում է բջջի պատի խցանման կամ խցանման, ջրի տեղաշարժի և բջջային պարունակության մահվան: Հարևան բույսերի բջիջների բջիջների պատերի միջև կան դոնդողանման բարձիկներ՝ միջին թիթեղներ, որոնք ամրացնում են դրանք և ցեմենտավորում բույսի մարմինը որպես ամբողջություն: Ոչնչանում են միայն մրգի հասունացման ընթացքում և տերևների անկման ժամանակ։

Ձևավորվում են սնկային բջիջների բջջային պատերը քիտին- ազոտ պարունակող ածխաջրեր. Նրանք բավականաչափ ամուր են և հանդիսանում են բջջի արտաքին կմախքը, բայց այնուամենայնիվ, ինչպես բույսերում, կանխում են ֆագոցիտոզը։

Բակտերիաների մեջ բջջային պատը պարունակում է ածխաջրեր՝ պեպտիդների բեկորներով. murein, սակայն դրա պարունակությունը զգալիորեն տարբերվում է բակտերիաների տարբեր խմբերում։ Բջջային պատի վերևում կարող են ազատվել նաև այլ պոլիսախարիդներ՝ ձևավորելով լորձաթաղանթ, որը պաշտպանում է բակտերիաները արտաքին ազդեցություններից:

Կեղևը որոշում է բջջի ձևը, ծառայում է որպես մեխանիկական հենարան, կատարում է պաշտպանիչ գործառույթ, ապահովում է բջջի օսմոտիկ հատկությունները, սահմանափակելով կենդանի բովանդակության ձգումը և կանխելով բջջի պատռումը, որը մեծանում է ներհոսքի պատճառով: ջուր. Բացի այդ, ջուրը և դրանում լուծարված նյութերը հաղթահարում են բջջային պատը մինչև ցիտոպլազմ մտնելը կամ, ընդհակառակը, դրանից դուրս գալը, մինչդեռ ջուրը բջջային պատերով տեղափոխվում է ավելի արագ, քան ցիտոպլազմով:

Ցիտոպլազմ

Ցիտոպլազմբջջի ներսն է։ Բջջի բոլոր օրգանելները, միջուկը և տարբեր թափոններ ընկղմված են դրա մեջ։

Ցիտոպլազմը կապում է բջջի բոլոր մասերը միմյանց հետ, նրանում տեղի են ունենում բազմաթիվ նյութափոխանակության ռեակցիաներ։ Ցիտոպլազմը առանձնացված է շրջակա միջավայրից և թաղանթներով բաժանվում է բաժանմունքների, այսինքն՝ բջիջներն ունեն թաղանթային կառուցվածք։ Այն կարող է լինել երկու վիճակում՝ սոլ և գել։ Սոլ- սա ցիտոպլազմայի կիսահեղուկ, դոնդողանման վիճակ է, որտեղ կենսական գործընթացներն ընթանում են առավել ինտենսիվ, և գել- ավելի խիտ, դոնդողանման վիճակ, որը խոչընդոտում է քիմիական ռեակցիաների հոսքը և նյութերի տեղափոխումը:

Ցիտոպլազմայի հեղուկ մասը առանց օրգանելների կոչվում է hyaloplasm. Հիալոպլազմը կամ ցիտոզոլը կոլոիդային լուծույթ է, որի մեջ կա բավականին մեծ մասնիկների մի տեսակ կասեցում, ինչպիսիք են սպիտակուցները, որոնք շրջապատված են ջրի մոլեկուլների դիպոլներով: Այս կախոցի նստվածքը չի առաջանում այն ​​պատճառով, որ նրանք ունեն նույն լիցքը և վանում են միմյանց։

Օրգանելներ

Օրգանելներ- Սրանք բջջի մշտական ​​բաղադրիչներ են, որոնք կատարում են որոշակի գործառույթներ:

Կախված կառուցվածքային առանձնահատկություններից՝ դրանք բաժանվում են թաղանթային և ոչ թաղանթային։ ԹաղանթՕրգանելներն իրենց հերթին կոչվում են մեկ թաղանթ (էնդոպլազմային ցանց, Գոլջիի բարդույթ և լիզոսոմներ) կամ կրկնակի թաղանթ (միտոքոնդրիաներ, պլաստիդներ և միջուկ): Ոչ թաղանթայինօրգանելներն են ռիբոսոմները, միկրոխողովակները, միկրոթելերը և բջջային կենտրոնը: Թվարկված օրգանելներից միայն ռիբոսոմներն են բնորոշ պրոկարիոտներին։

Միջուկի կառուցվածքը և գործառույթները. Միջուկ- բջջի կենտրոնում կամ նրա ծայրամասում ընկած մեծ երկու թաղանթային օրգանել: Միջուկի չափը կարող է տարբեր լինել 3-35 միկրոն սահմաններում։ Միջուկի ձևն ավելի հաճախ գնդաձև կամ էլիպսաձև է, բայց կան նաև ձողաձև, պտուկաձև, լոբի ձևավորված, բլթակավոր և նույնիսկ հատվածավորված միջուկներ։ Որոշ հետազոտողներ կարծում են, որ միջուկի ձևը համապատասխանում է բջջի ձևին:

Բջիջների մեծ մասն ունի մեկ միջուկ, բայց, օրինակ, լյարդի և սրտի բջիջներում կարող են լինել երկուսը, իսկ մի շարք նեյրոններում՝ մինչև 15: Կմախքի մկանային մանրաթելերը սովորաբար պարունակում են բազմաթիվ միջուկներ, բայց դրանք բջիջներ չեն ամբողջ իմաստով: բառը, քանի որ դրանք ձևավորվում են մի քանի բջիջների միաձուլման արդյունքում։

Միջուկը շրջապատված է միջուկային ծրար, և դրա ներքին տարածքը լցված է միջուկային հյութ, կամ նուկլեոպլազմա (կարիոպլազմա)որոնց մեջ ընկղմված են քրոմատինև միջուկ. Միջուկը կատարում է այնպիսի կարևոր գործառույթներ, ինչպիսիք են ժառանգական տեղեկատվության պահպանումն ու փոխանցումը, ինչպես նաև բջիջների կենսագործունեության վերահսկումը։

Միջուկի դերը ժառանգական տեղեկատվության փոխանցման գործում համոզիչ կերպով ապացուցվել է ացետաբուլարիայի կանաչ ջրիմուռների փորձերի ժամանակ։ Մեկ հսկա խցում, որը հասնում է 5 սմ երկարության, առանձնանում է գլխարկը, ոտքը և ռիզոիդը։ Ավելին, այն պարունակում է միայն մեկ միջուկ, որը գտնվում է ռիզոիդում։ 1930-ական թվականներին Ի. Հեմերլինգը ացետաբուլարիայի մի տեսակի միջուկը փոխպատվաստեց կանաչ գույնով մեկ այլ տեսակի ռիզոիդի մեջ՝ շագանակագույն գույնով, որից միջուկը հեռացվեց։ Որոշ ժամանակ անց փոխպատվաստված միջուկով բույսն աճեցրեց նոր գլխարկ, ինչպես միջուկի ջրիմուռ-դոնորը: Միաժամանակ կորիզ չպարունակող կոճղարմատից անջատված գլխարկը կամ ցողունը որոշ ժամանակ անց սատկել է։

միջուկային ծրարԱյն ձևավորվում է երկու թաղանթներով՝ արտաքին և ներքին, որոնց միջև կա տարածություն։ Միջմեմբրանային տարածությունը հաղորդակցվում է կոպիտ էնդոպլազմիկ ցանցի խոռոչի հետ, իսկ միջուկի արտաքին թաղանթը կարող է կրել ռիբոսոմներ։ Միջուկային ծրարը ներծծված է բազմաթիվ ծակոտիներով՝ եզրագծված հատուկ սպիտակուցներով: Նյութերը տեղափոխվում են ծակոտիներով. անհրաժեշտ սպիտակուցները (ներառյալ ֆերմենտները), իոնները, նուկլեոտիդները և այլ նյութեր մտնում են միջուկ, իսկ ՌՆԹ-ի մոլեկուլները, թափոնների սպիտակուցները, ռիբոսոմների ենթամիավորները թողնում են այն։ Այսպիսով, միջուկային ծրարի գործառույթներն են միջուկի պարունակության բաժանումը ցիտոպլազմայից, ինչպես նաև միջուկի և ցիտոպլազմայի միջև նյութափոխանակության կարգավորումը։

Նուկլեոպլազմկոչվում է միջուկի պարունակություն, որի մեջ ընկղմված են քրոմատինը և միջուկը։ Այն կոլոիդային լուծույթ է, որը քիմիապես հիշեցնում է ցիտոպլազմը։ Նուկլեոպլազմայի ֆերմենտները կատալիզացնում են ամինաթթուների, նուկլեոտիդների, սպիտակուցների և այլնի փոխանակումը։ Նուկլեոպլազմայի գործառույթները, ինչպես և հիալոպլազմը, միջուկի բոլոր կառուցվածքային բաղադրիչների փոխկապակցման ապահովումն ու մի շարք ֆերմենտային ռեակցիաների իրականացումն է։

քրոմատինկոչվում է նուկլեոպլազմայի մեջ ընկղմված բարակ թելերի և հատիկների մի շարք: Այն կարելի է հայտնաբերել միայն ներկելով, քանի որ քրոմատինի և նուկլեոպլազմայի բեկման ինդեքսները մոտավորապես նույնն են։ Քրոմատինի թելային բաղադրիչը կոչվում է էխրոմատին, և հատիկավոր հետերոքրոմատին. Էուխրոմատինը թույլ է սեղմված, քանի որ նրանից կարդում են ժառանգական տեղեկատվություն, մինչդեռ ավելի պարուրաձև հետերոքրոմատինը գենետիկորեն ոչ ակտիվ է:

Քրոմատինը քրոմոսոմների կառուցվածքային փոփոխություն է չբաժանվող միջուկում։ Այսպիսով, քրոմոսոմները մշտապես առկա են միջուկում, միայն նրանց վիճակն է փոխվում՝ կախված տվյալ պահին միջուկի կատարած գործառույթից։

Քրոմատինի կազմը հիմնականում ներառում է նուկլեոպրոտեիններ (դեզօքսիռիբոնուկլեոպրոտեիններ և ռիբոնուկլեոպրոտեիններ), ինչպես նաև ֆերմենտներ, որոնցից ամենակարևորները կապված են նուկլեինաթթուների սինթեզի և որոշ այլ նյութերի հետ։

Քրոմատինի գործառույթները բաղկացած են, առաջին հերթին, տվյալ օրգանիզմին հատուկ նուկլեինաթթուների սինթեզից, որոնք ուղղորդում են հատուկ սպիտակուցների սինթեզը, և երկրորդ՝ ժառանգական հատկությունների փոխանցումը մայր բջջից դուստր բջիջներին, ինչի համար քրոմատինային թելեր են։ բաժանման ընթացքում փաթեթավորվում է քրոմոսոմների մեջ:

միջուկ- 1-3 միկրոն տրամագծով մանրադիտակի տակ հստակ տեսանելի գնդաձև մարմին: Այն ձևավորվում է քրոմատինային շրջաններում, որոնք կոդավորում են տեղեկատվություն rRNA-ի և ռիբոսոմի սպիտակուցների կառուցվածքի մասին։ Միջուկում միջուկը հաճախ մեկ է, սակայն այն բջիջներում, որտեղ ինտենսիվ կենսական գործընթացներ են տեղի ունենում, կարող են լինել երկու կամ ավելի միջուկներ։ Միջուկների գործառույթներն են rRNA-ի սինթեզը և ռիբոսոմների ենթամիավորների հավաքումը` rRNA-ն ցիտոպլազմից եկող սպիտակուցների հետ համատեղելով:

Միտոքոնդրիա- կլոր, օվալաձև կամ ձողաձև ձևի երկթաղանթ օրգանելներ, թեև հայտնաբերվում են նաև պարուրաձև (սպերմատոզոիդների մոտ): Միտոքոնդրիաներն ունեն մինչև 1 մկմ տրամագիծ և մինչև 7 մկմ երկարություն։ Միտոքոնդրիայի ներսում տարածությունը լցված է մատրիցով: ՄատրիցաՄիտոքոնդրիաների հիմնական նյութն է։ Նրա մեջ ընկղմված են ԴՆԹ-ի շրջանաձև մոլեկուլ և ռիբոսոմներ։ Միտոքոնդրիաների արտաքին թաղանթը հարթ է և անթափանց շատ նյութերի համար։ Ներքին թաղանթն ունի ելքեր. cristae, որոնք մեծացնում են թաղանթների մակերեսը քիմիական ռեակցիաների առաջացման համար: Մեմբրանի մակերեսին կան բազմաթիվ սպիտակուցային բարդույթներ, որոնք կազմում են այսպես կոչված շնչառական շղթան, ինչպես նաև ATP սինթետազի սնկով ֆերմենտները։ Միտոքոնդրիայում տեղի է ունենում շնչառության աերոբային փուլը, որի ընթացքում սինթեզվում է ATP։

պլաստիդներ- մեծ երկմեմբրանային օրգանելներ, որոնք բնորոշ են միայն բույսերի բջիջներին: Պլաստիդների ներքին տարածությունը լցված է ստրոմա, կամ մատրիցա. Ստրոմայում կա մեմբրանի վեզիկուլների քիչ թե շատ զարգացած համակարգ. թիլաոիդներ, որոնք հավաքվում են կույտերով - հատիկներ, ինչպես նաև իր սեփական շրջանաձև ԴՆԹ մոլեկուլը և ռիբոսոմները։ Գոյություն ունեն պլաստիդների չորս հիմնական տեսակ՝ քլորոպլաստներ, քրոմոպլաստներ, լեյկոպլաստներ և պրոպլաստիդներ։

Քլորոպլաստներ- Սրանք 3-10 միկրոն տրամագծով կանաչ պլաստիդներ են, որոնք հստակ տեսանելի են մանրադիտակի տակ: Նրանք հանդիպում են միայն բույսերի կանաչ հատվածներում՝ տերևներում, երիտասարդ ցողուններում, ծաղիկներում և պտուղներում։ Քլորոպլաստները հիմնականում ունեն օվալաձև կամ էլիպսոիդ ձև, բայց կարող են լինել նաև բաժակաձև, պարուրաձև և նույնիսկ բլթակավոր: Բջջում քլորոպլաստների քանակը միջինում կազմում է 10-ից 100 հատ: Այնուամենայնիվ, օրինակ, որոշ ջրիմուռների մեջ այն կարող է լինել մեկ, ունենալ զգալի չափ և բարդ ձև, ապա այն կոչվում է քրոմատոֆոր. Այլ դեպքերում քլորոպլաստների թիվը կարող է հասնել մի քանի հարյուրի, մինչդեռ դրանց չափերը փոքր են։ Քլորոպլաստների գույնը պայմանավորված է ֆոտոսինթեզի հիմնական պիգմենտով. քլորոֆիլ, թեև դրանք պարունակում են լրացուցիչ գունանյութեր. կարոտինոիդներ. Կարոտինոիդները նկատելի են դառնում միայն աշնանը, երբ ծերացող տերևների քլորոֆիլը քայքայվում է։ Քլորոպլաստների հիմնական գործառույթը ֆոտոսինթեզն է։ Ֆոտոսինթեզի լուսային ռեակցիաները տեղի են ունենում թիլաոիդ թաղանթների վրա, որոնց վրա ամրագրված են քլորոֆիլի մոլեկուլները, և մութ ռեակցիաները տեղի են ունենում բազմաթիվ ֆերմենտներ պարունակող ստրոմայում։

Քրոմոպլաստներդեղին, նարնջագույն և կարմիր պլաստիդներ են, որոնք պարունակում են կարոտինոիդ պիգմենտներ։ Քրոմոպլաստների ձևը նույնպես կարող է զգալիորեն տարբերվել. դրանք խողովակաձև են, գնդաձև, բյուրեղային և այլն: Քրոմոպլաստները գույն են հաղորդում բույսերի ծաղիկներին և պտուղներին՝ ձգելով փոշոտողներին և սերմերն ու պտուղները ցրողներին:

Լեյկոպլաստներ- Սրանք սպիտակ կամ անգույն պլաստիդներ են, հիմնականում կլոր կամ օվալաձեւ: Դրանք տարածված են բույսերի ոչ ֆոտոսինթետիկ մասերում, ինչպիսիք են տերևի մաշկը, կարտոֆիլի պալարները և այլն: Նրանք պահպանում են սննդանյութեր, առավել հաճախ՝ օսլա, բայց որոշ բույսերում դա կարող է լինել սպիտակուցներ կամ յուղեր:

Պլաստիդները բույսերի բջիջներում ձևավորվում են պրոպլաստիդներից, որոնք արդեն առկա են կրթական հյուսվածքի բջիջներում և փոքր երկթաղանթ մարմիններ են։ Զարգացման վաղ փուլերում պլաստիդների տարբեր տեսակներ կարող են վերածվել միմյանց. լույսի ազդեցության տակ կարտոֆիլի պալարների լեյկոպլաստները և գազարի արմատի քրոմոպլաստները կանաչում են։

Պլաստիդները և միտոքոնդրիումները կոչվում են կիսաինքնավար բջջային օրգանելներ, քանի որ նրանք ունեն իրենց ԴՆԹ մոլեկուլները և ռիբոսոմները, իրականացնում են սպիտակուցի սինթեզ և բաժանվում են բջիջների բաժանումից անկախ: Այս հատկանիշները բացատրվում են միաբջիջ պրոկարիոտ օրգանիզմներից ծագմամբ։ Այնուամենայնիվ, միտոքոնդրիաների և պլաստիդների «անկախությունը» սահմանափակ է, քանի որ նրանց ԴՆԹ-ն պարունակում է շատ քիչ գեներ ազատ գոյության համար, մինչդեռ մնացած տեղեկատվությունը կոդավորված է միջուկի քրոմոսոմներում, ինչը թույլ է տալիս վերահսկել այս օրգանելները:

Էնդոպլազմիկ ցանց (ER), կամ էնդոպլազմիկ ցանց (ER), մեկ թաղանթ օրգանել է, որը թաղանթային խոռոչների և խողովակների ցանց է, որը զբաղեցնում է ցիտոպլազմայի պարունակության մինչև 30%-ը։ ER խողովակների տրամագիծը մոտ 25–30 նմ է։ EPS-ի երկու տեսակ կա՝ կոպիտ և հարթ: Կոպիտ XPSկրում է ռիբոսոմներ և այնտեղ է սինթեզվում սպիտակուցները: Հարթ EPSզուրկ ռիբոսոմներից: Նրա գործառույթը լիպիդների և ածխաջրերի սինթեզն է, ինչպես նաև թունավոր նյութերի տեղափոխումը, պահպանումը և հեռացումը: Այն հատկապես զարգացած է այն բջիջներում, որտեղ ինտենսիվ նյութափոխանակության գործընթացներ են տեղի ունենում, օրինակ՝ լյարդի բջիջներում՝ հեպատոցիտներում, և կմախքի մկանային մանրաթելերում։ EPS-ում սինթեզված նյութերը տեղափոխվում են Գոլջիի ապարատ: ER-ում բջջային թաղանթները նույնպես հավաքվում են, սակայն դրանց ձևավորումն ավարտվում է Գոլջիի ապարատում։

Գոլջի ապարատ,կամ Գոլգի համալիր, մի թաղանթ օրգանել է, որը ձևավորվում է հարթ ցիստեռնների, խողովակների և դրանցից կտրված վեզիկուլների համակարգից։ Գոլջիի ապարատի կառուցվածքային միավորն է թելադրող- տանկերի կույտ, որոնց մի բևեռի վրա ER-ից նյութեր են գալիս, իսկ հակառակ բևեռից, որոշակի վերափոխումների ենթարկվելով, դրանք փաթեթավորվում են փուչիկների մեջ և ուղարկվում բջջի այլ մասեր: Տանկերի տրամագիծը մոտ 2 միկրոն է, իսկ փոքր փուչիկները՝ մոտ 20-30 մկմ։ Գոլջիի համալիրի հիմնական գործառույթներն են որոշ նյութերի սինթեզը և ER-ից եկող սպիտակուցների, լիպիդների և ածխաջրերի փոփոխությունը (փոփոխությունը), թաղանթների վերջնական ձևավորումը, ինչպես նաև նյութերի տեղափոխումը բջջի միջով, նորացումը: դրա կառուցվածքները և լիզոսոմների ձևավորումը: Գոլջիի ապարատն իր անունը ստացել է ի պատիվ իտալացի գիտնական Կամիլո Գոլջիի, ով առաջին անգամ հայտնաբերեց այս օրգանոիդը (1898 թ.):

Լիզոսոմներ- մինչև 1 մկմ տրամագծով փոքր միաթաղանթ օրգանելներ, որոնք պարունակում են ներբջջային մարսողության մեջ ներգրավված հիդրոլիտիկ ֆերմենտներ։ Լիզոսոմների թաղանթները վատ թափանցելի են այս ֆերմենտների համար, ուստի նրանց գործառույթների կատարումը լիզոսոմների կողմից շատ ճշգրիտ և նպատակային է: Այսպիսով, նրանք ակտիվորեն մասնակցում են ֆագոցիտոզի գործընթացին՝ ձևավորելով մարսողական վակուոլներ, իսկ բջջի որոշ հատվածների սովի կամ վնասվելու դեպքում մարսում են դրանք՝ չազդելով ուրիշների վրա։ Վերջերս բացահայտվել է լիզոսոմների դերը բջիջների մահվան գործընթացներում։

Վակուոլ- բույսերի և կենդանական բջիջների ցիտոպլազմում գտնվող խոռոչ, որը սահմանափակված է թաղանթով և լցված հեղուկով: Նախակենդանիների բջիջներում հայտնաբերվում են մարսողական և կծկվող վակուոլներ։ Առաջինները մասնակցում են ֆագոցիտոզի գործընթացին, քանի որ քայքայում են սննդանյութերը։ Վերջիններս ապահովում են ջուր-աղ հավասարակշռության պահպանումը օսմոկարգավորման շնորհիվ։ Բազմաբջիջ կենդանիների մոտ հիմնականում հայտնաբերվում են մարսողական վակուոլներ։

Բուսական բջիջներում վակուոլները միշտ առկա են, դրանք շրջապատված են հատուկ թաղանթով և լցված բջջային հյութով։ Վակուոլը շրջապատող թաղանթը քիմիական կազմով, կառուցվածքով և գործառույթներով նման է պլազմային թաղանթին։ բջջային հյութներկայացնում է տարբեր անօրգանական և օրգանական նյութերի ջրային լուծույթ, ներառյալ հանքային աղեր, օրգանական թթուներ, ածխաջրեր, սպիտակուցներ, գլիկոզիդներ, ալկալոիդներ և այլն: Վակուոլը կարող է զբաղեցնել բջջի ծավալի մինչև 90%-ը և միջուկը մղել դեպի ծայրամաս: Բջջի այս հատվածը կատարում է պահեստային, արտազատող, օսմոտիկ, պաշտպանիչ, լիզոսոմային և այլ գործառույթներ, քանի որ այն կուտակում է սննդանյութեր և թափոններ, ապահովում է ջրամատակարարում և պահպանում է բջջի ձևն ու ծավալը, ինչպես նաև պարունակում է ֆերմենտներ շատերի քայքայման համար։ բջջային բաղադրիչներ. Բացի այդ, վակուոլների կենսաբանորեն ակտիվ նյութերը կարող են խանգարել շատ կենդանիների այս բույսերն ուտելուց: Մի շարք բույսերում վակուոլների ուռչելու պատճառով բջիջների աճը տեղի է ունենում ձգվելու միջոցով։

Վակուոլները կան նաև որոշ սնկերի և բակտերիաների բջիջներում, սակայն սնկերի մոտ նրանք կատարում են միայն օսմոկարգավորման ֆունկցիա, մինչդեռ ցիանոբակտերիաներում պահպանում են լողացողությունը և մասնակցում օդից ազոտի կլանման գործընթացներին։

Ռիբոսոմներ- 15-20 մկմ տրամագծով փոքր ոչ թաղանթային օրգանելներ, որոնք բաղկացած են երկու ենթամիավորներից՝ մեծ և փոքր: Էուկարիոտիկ ռիբոսոմի ենթամիավորները հավաքվում են միջուկում, այնուհետև տեղափոխվում ցիտոպլազմա։ Պրոկարիոտների, միտոքոնդրիաների և պլաստիդների ռիբոսոմներն ավելի փոքր են, քան էուկարիոտները։ Ռիբոսոմի ենթամիավորները ներառում են rRNA և սպիտակուցներ:

Բջջում ռիբոսոմների թիվը կարող է հասնել մի քանի տասնյակ միլիոնի. ցիտոպլազմայում, միտոքոնդրիումներում և պլաստիդներում դրանք ազատ վիճակում են, իսկ կոպիտ ER-ում՝ կապված վիճակում։ Նրանք մասնակցում են սպիտակուցի սինթեզին, մասնավորապես, իրականացնում են թարգմանության գործընթացը՝ պոլիպեպտիդային շղթայի կենսասինթեզը mRNA մոլեկուլի վրա։ Ազատ ռիբոսոմների վրա սինթեզվում են հիալոպլազմայի, միտոքոնդրիումների, պլաստիդների և ռիբոսոմների սեփական սպիտակուցների սպիտակուցները, մինչդեռ կոպիտ ER-ին կցված ռիբոսոմների վրա սպիտակուցները թարգմանվում են բջիջներից արտազատվելու, թաղանթների հավաքման, լիզոսոմների և վակուոլների ձևավորման համար:

Ռիբոսոմները կարող են տեղակայվել հիալոպլազմում առանձին կամ հավաքվել խմբերով՝ մեկ mRNA-ի վրա մի քանի պոլիպեպտիդային շղթաների միաժամանակյա սինթեզով: Ռիբոսոմների այս խմբերը կոչվում են պոլիռիբոսոմներ, կամ պոլիսոմներ.

միկրոխողովակներ- Սրանք գլանաձեւ խոռոչ ոչ թաղանթային օրգանելներ են, որոնք թափանցում են բջջի ամբողջ ցիտոպլազմա: Դրանց տրամագիծը մոտ 25 նմ է, պատի հաստությունը՝ 6-8 նմ։ Դրանք կազմված են բազմաթիվ սպիտակուցային մոլեկուլներից։ տուբուլին,որոնք սկզբում կազմում են ուլունքներ հիշեցնող 13 թելեր, ապա հավաքվում միկրոխողովակի մեջ: Միկրոխողովակները կազմում են ցիտոպլազմիկ ցանց, որը տալիս է բջջի ձև և ծավալ, կապում է պլազմային թաղանթը բջջի այլ մասերի հետ, ապահովում է նյութերի տեղափոխումը բջջի միջով, մասնակցում է բջջի և ներբջջային բաղադրիչների շարժմանը, ինչպես նաև բաժանմանը։ գենետիկական նյութից։ Դրանք բջջային կենտրոնի և շարժման օրգանելների մաս են կազմում՝ դրոշակները և թարթիչները:

միկրոթելեր,կամ միկրոթելեր, նաև ոչ թաղանթային օրգանելներ են, սակայն ունեն թելիկաձև ձև և առաջանում են ոչ թե տուբուլինով, այլ. ակտինոմ. Նրանք մասնակցում են թաղանթային փոխադրման, միջբջջային ճանաչման, բջջի ցիտոպլազմայի բաժանման և շարժման գործընթացներին։ Մկանային բջիջներում ակտինի միկրոթելերի փոխազդեցությունը միոզինի թելերի հետ ապահովում է կծկում:

Միկրոխողովակները և միկրոթելերը կազմում են բջջի ներքին կմախքը ցիտոկմախք. Այն մանրաթելերի բարդ ցանց է, որն ապահովում է պլազմային թաղանթին մեխանիկական աջակցություն, որոշում է բջջի ձևը, բջջային օրգանելների գտնվելու վայրը և դրանց շարժումը բջիջների բաժանման ժամանակ։

Բջջային կենտրոն- ոչ թաղանթային օրգանել, որը գտնվում է միջուկի մոտ գտնվող կենդանական բջիջներում. այն բացակայում է բույսերի բջիջներում։ Նրա երկարությունը կազմում է մոտ 0,2–0,3 մկմ, իսկ տրամագիծը՝ 0,1–0,15 մկմ։ Բջջային կենտրոնը բաղկացած է երկուսից ցենտրիոլներփոխադարձ ուղղահայաց հարթություններում ընկած և պայծառ գունդմիկրոխողովակներից: Յուրաքանչյուր ցենտրիոլ ձևավորվում է միկրոխողովակների ինը խմբերով, որոնք հավաքվում են երեքով, այսինքն՝ եռյակներով: Բջջային կենտրոնը մասնակցում է միկրոխողովակների հավաքմանը, բջջի ժառանգական նյութի բաժանմանը, ինչպես նաև դրոշակների և թարթիչների ձևավորմանը։

Շարժման օրգաններ. Դրոշակև թարթիչպլազմալեմայով պատված բջիջների աճեր են։ Այս օրգանոիդները հիմնված են ինը զույգ միկրոխողովակների վրա, որոնք գտնվում են ծայրամասի երկայնքով և երկու ազատ միկրոխողովակների վրա՝ կենտրոնում։ Միկրոխողովակները փոխկապակցված են տարբեր սպիտակուցներով, որոնք ապահովում են դրանց համակարգված շեղումը առանցքից՝ տատանումներից։ Տատանումները էներգիայից կախված են, այսինքն՝ այս գործընթացի վրա ծախսվում է ATP-ի մակրոէերգիկ կապերի էներգիան։ Կորած դրոշակների և թարթիչների վերականգնումը գործառույթ է բազալ մարմիններ, կամ կինետոսոմներգտնվում են իրենց բազայում:

Թարթիչների երկարությունը մոտ 10-15 նմ է, իսկ դրոշակի երկարությունը՝ 20-50 մկմ։ Դրոշակների և թարթիչների խիստ ուղղորդված շարժումների շնորհիվ իրականացվում է ոչ միայն միաբջիջ կենդանիների, սպերմատոզոիդների և այլնի շարժում, այլև մաքրվում են շնչուղիները, ձուն շարժվում է արգանդափողերով, քանի որ մարդու այս բոլոր մասերը։ մարմինը պատված է թարթիչավոր էպիթելով:

Ներառումներ

Ներառումներ- Սրանք բջջի ոչ մշտական ​​բաղադրիչներ են, որոնք գոյանում ու անհետանում են նրա կյանքի ընթացքում։ Դրանք ներառում են և՛ պահուստային նյութեր, օրինակ՝ բուսական բջիջներում օսլայի կամ սպիտակուցի հատիկներ, կենդանական և սնկային բջիջներում գլիկոգենի հատիկներ, բակտերիաներում՝ վոլուտին, բոլոր տեսակի բջիջներում ճարպային կաթիլներ և թափոններ, մասնավորապես՝ արդյունքում չմարսված սննդի մնացորդներ։ ֆագոցիտոզ, ձևավորելով այսպես կոչված մնացորդային մարմիններ:

Բջջի մասերի և օրգանելների կառուցվածքի և գործառույթների փոխհարաբերությունները նրա ամբողջականության հիմքն են

Բջջի մասերից յուրաքանչյուրը մի կողմից առանձին կառույց է, որն ունի որոշակի կառուցվածք և գործառույթներ, իսկ մյուս կողմից՝ ավելի բարդ համակարգի բաղադրիչ, որը կոչվում է բջիջ։ Էուկարիոտիկ բջջի ժառանգական տեղեկատվության մեծ մասը կենտրոնացած է միջուկում, բայց միջուկն ինքնին ի վիճակի չէ ապահովել դրա իրականացումը, քանի որ դրա համար անհրաժեշտ է առնվազն ցիտոպլազմա, որը հանդես է գալիս որպես հիմնական նյութ, և ռիբոսոմներ, որոնց վրա տեղի է ունենում այս սինթեզը: . Ռիբոսոմների մեծ մասը գտնվում է հատիկավոր էնդոպլազմիկ ցանցի վրա, որտեղից սպիտակուցներն ամենից հաճախ տեղափոխվում են Գոլջիի համալիր, այնուհետև, ձևափոխվելուց հետո, բջջի այն մասերը, որոնց համար դրանք նախատեսված են կամ արտազատվում են: Սպիտակուցների և ածխաջրերի մեմբրանային փաթեթավորումը կարող է ինտեգրվել օրգանոիդ թաղանթներին և ցիտոպլազմային թաղանթին՝ ապահովելով դրանց մշտական ​​նորացումը։ Լիզոսոմները և վակուոլները, որոնք կատարում են ամենակարևոր գործառույթները, նույնպես ցցված են Գոլջիի համալիրից։ Օրինակ, առանց լիզոսոմների, բջիջները արագ կվերածվեն թափոնների մոլեկուլների և կառուցվածքների մի տեսակ աղբավայրի:

Այս բոլոր գործընթացները պահանջում են էներգիա, որն արտադրվում է միտոքոնդրիումներով և բույսերում նաև քլորոպլաստներով: Եվ չնայած այս օրգանելները համեմատաբար ինքնավար են, քանի որ նրանք ունեն իրենց ԴՆԹ մոլեկուլները, դրանց որոշ սպիտակուցներ դեռևս կոդավորված են միջուկային գենոմով և սինթեզվում են ցիտոպլազմայում:

Այսպիսով, բջիջը իր բաղկացուցիչ բաղադրիչների անքակտելի միասնությունն է, որոնցից յուրաքանչյուրը կատարում է իր ուրույն գործառույթը:

Նյութափոխանակությունը և էներգիայի փոխակերպումը կենդանի օրգանիզմների հատկություններն են։ Էներգիա և պլաստիկ նյութափոխանակություն, նրանց փոխհարաբերությունները. Էներգետիկ նյութափոխանակության փուլերը. Խմորում և շնչառություն. Ֆոտոսինթեզ, դրա նշանակությունը, տիեզերական դերը. Ֆոտոսինթեզի փուլերը. Ֆոտոսինթեզի լույսի և մութ ռեակցիաները, դրանց փոխհարաբերությունները. Քիմոսինթեզ. Քիմոսինթետիկ բակտերիաների դերը Երկրի վրա

Նյութափոխանակություն և էներգիայի փոխակերպում - կենդանի օրգանիզմների հատկություններ

Բջիջը կարելի է նմանեցնել մանրանկարչության քիմիական գործարանի, որտեղ հարյուրավոր և հազարավոր քիմիական ռեակցիաներ են տեղի ունենում։

Նյութափոխանակություն- կենսաբանական համակարգերի պահպանման և ինքնավերարտադրմանն ուղղված քիմիական փոխակերպումների մի շարք.

Այն ներառում է նյութերի ընդունումը օրգանիզմ սնուցման և շնչառության, ներբջջային նյութափոխանակության կամ նյութափոխանակությունը, ինչպես նաև նյութափոխանակության վերջնական արտադրանքների տեղաբաշխումը։

Նյութափոխանակությունը անքակտելիորեն կապված է էներգիայի մի տեսակ մյուսի վերածելու գործընթացների հետ։ Օրինակ, ֆոտոսինթեզի գործընթացում լույսի էներգիան պահվում է բարդ օրգանական մոլեկուլների քիմիական կապերի էներգիայի տեսքով, իսկ շնչառության ընթացքում այն ​​ազատվում և ծախսվում է նոր մոլեկուլների սինթեզի, մեխանիկական և օսմոտիկ աշխատանքի վրա, ցրվում է ջերմության տեսքով և այլն։

Կենդանի օրգանիզմներում քիմիական ռեակցիաների հոսքն ապահովվում է սպիտակուցային բնույթի կենսաբանական կատալիզատորներով. ֆերմենտներ, կամ ֆերմենտներ. Ինչպես մյուս կատալիզատորները, ֆերմենտները արագացնում են քիմիական ռեակցիաների հոսքը բջջում տասնյակ և հարյուր հազարավոր անգամներ և երբեմն նույնիսկ դրանք հնարավոր դարձնում, բայց չեն փոխում ռեակցիայի վերջնական արտադրանքի (արտադրանքի) բնույթը կամ հատկությունները և չեն փոխվում իրենց. Ֆերմենտները կարող են լինել ինչպես պարզ, այնպես էլ բարդ սպիտակուցներ, որոնք, բացի սպիտակուցային մասից, ներառում են նաև ոչ սպիտակուցային մաս. կոֆակտոր (կոէնզիմ). Ֆերմենտների օրինակներ են թքի ամիլազան, որը երկարատև ծամելու ժամանակ քայքայում է պոլիսախարիդները և պեպսինը, որն ապահովում է ստամոքսում սպիտակուցների մարսողությունը։

Ֆերմենտները տարբերվում են ոչ սպիտակուցային կատալիզատորներից իրենց գործողության բարձր յուրահատկությամբ, դրանց օգնությամբ ռեակցիայի արագության զգալի աճով, ինչպես նաև ռեակցիայի պայմանները փոխելու կամ տարբեր նյութերի հետ փոխազդելու միջոցով գործողությունը կարգավորելու ունակությամբ: Բացի այդ, այն պայմանները, որոնցում ընթանում է ֆերմենտային կատալիզը, զգալիորեն տարբերվում են այն պայմաններից, որոնցում տեղի է ունենում ոչ ֆերմենտային կատալիզը. միջինի $pH$-ը կարող է զգալիորեն տատանվել: Այսպիսով, ամիլազի համար անհրաժեշտ է ալկալային միջավայր, իսկ պեպսինի համար՝ թթվային։

Ֆերմենտների գործողության մեխանիզմն է նվազեցնել նյութերի (սուբստրատների) ակտիվացման էներգիան, որոնք մտնում են ռեակցիայի մեջ միջանկյալ ֆերմենտ-սուբստրատ բարդույթների առաջացման պատճառով։

Էներգիա և պլաստիկ նյութափոխանակություն, նրանց փոխհարաբերությունները

Նյութափոխանակությունը բաղկացած է երկու գործընթացներից, որոնք միաժամանակ տեղի են ունենում բջիջում՝ պլաստիկ և էներգիայի փոխանակում:

Պլաստիկ նյութափոխանակություն (անաբոլիզմ, ձուլում)սինթեզի ռեակցիաների մի շարք է, որոնք ուղեկցվում են ATP էներգիայի ծախսով: Պլաստիկ նյութափոխանակության գործընթացում սինթեզվում են բջջի համար անհրաժեշտ օրգանական նյութեր։ Պլաստիկ փոխանակման ռեակցիաների օրինակներ են ֆոտոսինթեզը, սպիտակուցի կենսասինթեզը և ԴՆԹ-ի վերարտադրությունը (ինքնակրկնապատկվում):

Էներգետիկ նյութափոխանակություն (կատաբոլիզմ, դիսիմիլացիա)մի շարք ռեակցիաներ, որոնք բաժանում են բարդ նյութերը ավելի պարզների: Էներգետիկ նյութափոխանակության արդյունքում էներգիան ազատվում է, պահվում է ATP-ի տեսքով։ Էներգետիկ նյութափոխանակության ամենակարևոր գործընթացներն են շնչառությունը և խմորումը։

Պլաստիկ և էներգիայի փոխանակումները անքակտելիորեն կապված են, քանի որ պլաստիկ փոխանակման գործընթացում օրգանական նյութերը սինթեզվում են, և դա պահանջում է ATP-ի էներգիա, իսկ էներգիայի նյութափոխանակության գործընթացում օրգանական նյութերը բաժանվում են և էներգիա է ազատվում, որն այնուհետև կծախսվի սինթեզի վրա: գործընթացները։

Օրգանիզմները էներգիա են ստանում սնուցման գործընթացում և այն ազատում և հասանելի ձևի վերածում հիմնականում շնչառության գործընթացում։ Ըստ սնվելու եղանակի՝ բոլոր օրգանիզմները բաժանվում են ավտոտրոֆների և հետերոտրոֆների։ Ավտոտրոֆներկարող է ինքնուրույն սինթեզել օրգանական նյութեր անօրգանականից և հետերոտրոֆներօգտագործել բացառապես պատրաստի օրգանական նյութեր.

Էներգետիկ նյութափոխանակության փուլերը

Չնայած էներգետիկ նյութափոխանակության ռեակցիաների բարդությանը, այն պայմանականորեն բաժանվում է երեք փուլի՝ նախապատրաստական, անաէրոբ (թթվածնազուրկ) և աերոբ (թթվածին):

Վրա նախապատրաստական ​​փուլպոլիսախարիդների, լիպիդների, սպիտակուցների, նուկլեինաթթուների մոլեկուլները բաժանվում են ավելի պարզերի, օրինակ՝ գլյուկոզա, գլիցերին և ճարպաթթուներ, ամինաթթուներ, նուկլեոտիդներ և այլն: Այս փուլը կարող է տեղի ունենալ անմիջապես բջիջներում կամ աղիքներում, որտեղից պառակտված նյութերը մատակարարվում են արյան հոսքով:

անաէրոբ փուլԷներգետիկ նյութափոխանակությունը ուղեկցվում է օրգանական միացությունների մոնոմերների հետագա պառակտմամբ նույնիսկ ավելի պարզ միջանկյալ արտադրանքների, օրինակ՝ պիրուվիկ թթու կամ պիրուվատ: Այն չի պահանջում թթվածնի առկայություն, իսկ ճահիճների տիղմում կամ մարդու աղիքներում ապրող շատ օրգանիզմների համար դա էներգիա ստանալու միակ միջոցն է։ Էներգետիկ նյութափոխանակության անաէրոբ փուլը տեղի է ունենում ցիտոպլազմայում։

Տարբեր նյութեր կարող են ենթարկվել առանց թթվածնի տրոհման, սակայն գլյուկոզան հաճախ ռեակցիաների հիմքն է: Նրա առանց թթվածնի պառակտման գործընթացը կոչվում է գլիկոլիզ. Գլիկոլիզի ընթացքում գլյուկոզայի մոլեկուլը կորցնում է ջրածնի չորս ատոմ, այսինքն՝ այն օքսիդանում է, և ձևավորվում են պիրուվիթթվի երկու մոլեկուլ, երկու ATP մոլեկուլ և իջեցված ջրածնի կրիչի երկու մոլեկուլ $NADH + H^(+)$.

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

ATP-ի ձևավորումը ADP-ից առաջանում է նախկինում ֆոսֆորիլացված շաքարից ֆոսֆատ անիոնի ուղղակի փոխանցման պատճառով և կոչվում է. սուբստրատի ֆոսֆորիլացում.

Աերոբիկ փուլէներգիայի փոխանակումը կարող է տեղի ունենալ միայն թթվածնի առկայության դեպքում, մինչդեռ միջանկյալ միացությունները, որոնք ձևավորվում են առանց թթվածնի տրոհման գործընթացում, օքսիդացվում են վերջնական արտադրանքի (ածխածնի երկօքսիդ և ջուր), և օրգանական միացությունների քիմիական կապերում պահվող էներգիայի մեծ մասն ազատվում է: . Այն անցնում է 36 ATP մոլեկուլների մակրոէերգիկ կապերի էներգիայի մեջ։ Այս փուլը կոչվում է նաև հյուսվածքների շնչառություն. Թթվածնի բացակայության դեպքում միջանկյալ միացությունները վերածվում են այլ օրգանական նյութերի, այդ պրոցեսը կոչվում է խմորում.

Շունչ

Բջջային շնչառության մեխանիզմը սխեմատիկորեն ներկայացված է նկ.

Աերոբային շնչառությունը տեղի է ունենում միտոքոնդրիում, մինչդեռ պիրուվիկ թթուն սկզբում կորցնում է ածխածնի մեկ ատոմ, որն ուղեկցվում է $NADH + H^(+)$-ի մեկ վերականգնող համարժեքի և ացետիլ կոֆերմենտի A (ացետիլ-CoA) մոլեկուլի սինթեզով.

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

Acetyl-CoA-ն միտոքոնդրիալ մատրիցում ներգրավված է քիմիական ռեակցիաների շղթայում, որի ամբողջությունը կոչվում է. Կրեբսի ցիկլը (tricarboxylic թթու ցիկլ, կիտրոնաթթու ցիկլ) Այս փոխակերպումների ժամանակ ձևավորվում է ATP-ի երկու մոլեկուլ, ացետիլ-CoA-ն ամբողջությամբ օքսիդանում է մինչև ածխաթթու գազ, իսկ ջրածնի իոններն ու էլեկտրոնները կցվում են $NADH + H^(+)$ և $FADH_2$ ջրածնի կրիչներին։ Փոխադրողները ջրածնի պրոտոնները և էլեկտրոնները տեղափոխում են միտոքոնդրիաների ներքին թաղանթներ, որոնք ձևավորում են քրիստաներ։ Փոխադրող սպիտակուցների օգնությամբ ջրածնի պրոտոնները մղվում են միջմեմբրանային տարածություն, իսկ էլեկտրոնները տեղափոխվում են այսպես կոչված ֆերմենտների շնչառական շղթայի երկայնքով, որոնք տեղակայված են միտոքոնդրիայի ներքին թաղանթում և թափվում են թթվածնի ատոմների վրա.

$O_2+2e^(-)→O_2^-$.

Հարկ է նշել, որ շնչառական շղթայի որոշ սպիտակուցներ պարունակում են երկաթ և ծծումբ։

Միջմեմբրանային տարածությունից ջրածնի պրոտոնները հետ են տեղափոխվում միտոքոնդրիալ մատրիցա հատուկ ֆերմենտների՝ ATP սինթազների օգնությամբ, և այս դեպքում թողարկված էներգիան ծախսվում է յուրաքանչյուր գլյուկոզայի մոլեկուլից 34 ATP մոլեկուլների սինթեզի վրա։ Այս գործընթացը կոչվում է օքսիդատիվ ֆոսֆորիլացում. Միտոքոնդրիալ մատրիցայում ջրածնի պրոտոնները փոխազդում են թթվածնի ռադիկալների հետ՝ առաջացնելով ջուր.

$4H^(+)+O_2^-→2H_2O$.

Թթվածնային շնչառության ռեակցիաների շարքը կարող է արտահայտվել հետևյալ կերպ.

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

Ընդհանուր շնչառական հավասարումը հետևյալն է.

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

Խմորում

Թթվածնի բացակայության կամ դրա պակասի դեպքում տեղի է ունենում խմորում։ Խմորումը էներգիա ստանալու էվոլյուցիոն առումով ավելի վաղ եղանակ է, քան շնչառությունը, բայց այն էներգետիկ առումով ավելի քիչ ձեռնտու է, քանի որ խմորումը արտադրում է օրգանական նյութեր, որոնք դեռևս էներգիայով հարուստ են: Գոյություն ունեն խմորման մի քանի հիմնական տեսակներ՝ կաթնաթթու, սպիրտ, քացախաթթու և այլն։ Այսպիսով, կմախքի մկաններում խմորման ընթացքում թթվածնի բացակայության դեպքում պիրուվիթթուն վերածվում է կաթնաթթվի, մինչդեռ սպառվում են նախկինում ձևավորված նվազեցնող համարժեքները, և մնացել է միայն երկու ATP մոլեկուլ.

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

Խմորիչ սնկերի օգնությամբ խմորման ընթացքում թթվածնի առկայությամբ պիրուվիկ թթուն վերածվում է էթիլային սպիրտի և ածխածնի օքսիդի (IV).

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

Միկրոօրգանիզմների օգնությամբ խմորման ժամանակ պիրուվիկ թթուն կարող է առաջացնել նաև քացախաթթուներ, կարագային, մածուցիկ թթուներ և այլն։

Էներգետիկ նյութափոխանակության արդյունքում ստացված ATP-ն բջիջում սպառվում է տարբեր տեսակի աշխատանքի համար՝ քիմիական, օսմոտիկ, էլեկտրական, մեխանիկական և կարգավորիչ։ Քիմիական աշխատանքը բաղկացած է սպիտակուցների, լիպիդների, ածխաջրերի, նուկլեինաթթուների և այլ կենսական միացությունների կենսասինթեզից: Օսմոտիկ աշխատանքը ներառում է բջջի կողմից կլանման և նրանից այն նյութերի հեռացման գործընթացները, որոնք գտնվում են արտաբջջային տարածության մեջ ավելի մեծ կոնցենտրացիաներով, քան բուն բջջում: Էլեկտրական աշխատանքը սերտորեն կապված է օսմոտիկ աշխատանքի հետ, քանի որ մեմբրանի միջով լիցքավորված մասնիկների շարժման արդյունքում է ձևավորվում մեմբրանի լիցքը և ձեռք են բերվում գրգռելիության և հաղորդունակության հատկություններ: Մեխանիկական աշխատանքը կապված է բջջի ներսում նյութերի և կառուցվածքների շարժման հետ, ինչպես նաև բջջի ամբողջությամբ: Կարգավորող աշխատանքը ներառում է բոլոր գործընթացները, որոնք ուղղված են բջջի գործընթացների համակարգմանը:

Ֆոտոսինթեզ, դրա նշանակությունը, տիեզերական դերը

ֆոտոսինթեզկոչվում է լույսի էներգիան քլորոֆիլի մասնակցությամբ օրգանական միացությունների քիմիական կապերի էներգիայի վերածելու գործընթաց։

Ֆոտոսինթեզի արդյունքում տարեկան արտադրվում է մոտ 150 միլիարդ տոննա օրգանական նյութ և մոտավորապես 200 միլիարդ տոննա թթվածին։ Այս գործընթացը ապահովում է ածխածնի շրջանառությունը կենսոլորտում՝ կանխելով ածխաթթու գազի կուտակումը և դրանով իսկ կանխելով ջերմոցային էֆեկտի առաջացումը և Երկրի գերտաքացումը։ Ֆոտոսինթեզի արդյունքում առաջացած օրգանական նյութերն ամբողջությամբ չեն սպառվում այլ օրգանիզմների կողմից, դրանց մի զգալի մասը միլիոնավոր տարիների ընթացքում առաջացրել է հանքային հանքավայրեր (կարծր և շագանակագույն ածուխ, նավթ): Վերջերս որպես վառելանյութ օգտագործվում են նաև ռապևի յուղը («բիոդիզել») և բուսական մնացորդներից ստացված ալկոհոլը։ Թթվածնից, էլեկտրական լիցքաթափումների ազդեցության տակ, առաջանում է օզոն, որը կազմում է օզոնային վահան, որը պաշտպանում է Երկրի ողջ կյանքը ուլտրամանուշակագույն ճառագայթների վնասակար ազդեցությունից:

Մեր հայրենակից, ականավոր բույսերի ֆիզիոլոգ Կ.Ա.Տիմիրյազևը (1843-1920) ֆոտոսինթեզի դերը անվանել է «տիեզերական», քանի որ այն կապում է Երկիրը Արեգակի հետ (տիեզերք)՝ ապահովելով էներգիայի ներհոսք դեպի մոլորակ:

Ֆոտոսինթեզի փուլերը. Ֆոտոսինթեզի լույսի և մութ ռեակցիաները, դրանց փոխհարաբերությունները

1905 թվականին անգլիացի բույսերի ֆիզիոլոգ Ֆ. Բլեքմանը հայտնաբերեց, որ ֆոտոսինթեզի արագությունը չի կարող անվերջ աճել, ինչ-որ գործոն սահմանափակում է այն։ Դրա հիման վրա նա առաջարկեց ֆոտոսինթեզի երկու փուլերի գոյությունը. լույսև մութ. Լույսի ցածր ինտենսիվության դեպքում լույսի ռեակցիաների արագությունը մեծանում է լույսի ինտենսիվության աճին համամասնորեն, և, ի լրումն, այդ ռեակցիաները կախված չեն ջերմաստիճանից, քանի որ դրանց առաջացման համար ֆերմենտներ անհրաժեշտ չեն: Լույսի ռեակցիաները տեղի են ունենում թիլաոիդ թաղանթների վրա:

Մութ ռեակցիաների արագությունը, ընդհակառակը, աճում է ջերմաստիճանի բարձրացման հետ, սակայն, հասնելով $30°C$ ջերմաստիճանի շեմին, այս աճը դադարում է, ինչը ցույց է տալիս ստրոմայում տեղի ունեցող այս փոխակերպումների ֆերմենտային բնույթը: Հարկ է նշել, որ լույսը նույնպես որոշակի ազդեցություն ունի մութ ռեակցիաների վրա, չնայած այն հանգամանքին, որ դրանք կոչվում են մութ։

Ֆոտոսինթեզի թեթև փուլն ընթանում է թիլաոիդ թաղանթների վրա, որոնք կրում են մի քանի տեսակի սպիտակուցային բարդույթներ, որոնցից հիմնականներն են I և II ֆոտոհամակարգերը, ինչպես նաև ATP սինթազը։ Ֆոտոհամակարգերի կազմը ներառում է պիգմենտային համալիրներ, որոնցում, բացի քլորոֆիլից, կան նաև կարոտինոիդներ։ Կարոտինոիդները լույսը թակարդում են սպեկտրի այն հատվածներում, որտեղ քլորոֆիլը չկա, և նաև պաշտպանում է քլորոֆիլը բարձր ինտենսիվության լույսի ոչնչացումից:

Բացի պիգմենտային բարդույթներից, ֆոտոհամակարգերը ներառում են նաև մի շարք էլեկտրոն ընդունող սպիտակուցներ, որոնք հաջորդաբար փոխանցում են էլեկտրոնները քլորոֆիլի մոլեկուլներից միմյանց: Այս սպիտակուցների հաջորդականությունը կոչվում է քլորոպլաստի էլեկտրոնների փոխադրման շղթա:

Սպիտակուցների հատուկ համալիրը կապված է նաև II ֆոտոհամակարգի հետ, որն ապահովում է թթվածնի արտազատումը ֆոտոսինթեզի ընթացքում։ Այս թթվածնի զարգացող համալիրը պարունակում է մանգան և քլորի իոններ:

AT թեթև փուլլույսի քվանտաները կամ ֆոտոնները, ընկնելով քլորոֆիլի մոլեկուլների վրա, որոնք գտնվում են թիլաոիդ թաղանթների վրա, դրանք տեղափոխում են գրգռված վիճակի, որը բնութագրվում է ավելի բարձր էլեկտրոնային էներգիայով: Միևնույն ժամանակ, I ֆոտոհամակարգի քլորոֆիլից գրգռված էլեկտրոնները միջնորդների շղթայի միջոցով տեղափոխվում են ջրածնի կրիչ NADP, որն ավելացնում է ջրածնի պրոտոններ, որոնք միշտ առկա են ջրային լուծույթում.

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

Կրճատված $NADPH + H^(+)$-ը հետագայում կօգտագործվի մութ փուլում: II ֆոտոհամակարգի քլորոֆիլից ստացված էլեկտրոնները նույնպես փոխանցվում են էլեկտրոնների փոխադրման շղթայի երկայնքով, բայց դրանք լրացնում են ֆոտոհամակարգի I-ի քլորոֆիլի «էլեկտրոնային անցքերը»։ II ֆոտոհամակարգի քլորոֆիլում էլեկտրոնների պակասը լրացվում է ջրի մոլեկուլներից զրկելով։ , որն առաջանում է արդեն վերը նշված թթվածնի ազատման համալիրի մասնակցությամբ։ Ջրի մոլեկուլների տարրալուծման արդյունքում, որը կոչվում է ֆոտոլիզի, ձևավորվում են ջրածնի պրոտոններ և ազատվում է մոլեկուլային թթվածին, որը ֆոտոսինթեզի կողմնակի արտադրանք է.

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

Գենետիկական տեղեկատվություն խցում. Գեներ, գենետիկ կոդը և դրա հատկությունները. Կենսասինթետիկ ռեակցիաների մատրիցային բնույթը. Սպիտակուցների և նուկլեինաթթուների կենսասինթեզ

Գենետիկական տեղեկատվություն խցում

Սեփական տեսակի վերարտադրումը կենդանիների հիմնական հատկություններից մեկն է: Այս երեւույթի շնորհիվ նմանություն կա ոչ միայն օրգանիզմների, այլեւ առանձին բջիջների, ինչպես նաեւ նրանց օրգանելների (միտոքոնդրիաներ եւ պլաստիդներ) միջեւ։ Այս նմանության նյութական հիմքը ԴՆԹ-ի նուկլեոտիդային հաջորդականության մեջ կոդավորված գենետիկ տեղեկատվության փոխանցումն է, որն իրականացվում է ԴՆԹ-ի վերարտադրության (ինքնակրկնապատկման) գործընթացների շնորհիվ։ Բջիջների և օրգանիզմների բոլոր հատկանիշներն ու հատկությունները իրացվում են սպիտակուցների շնորհիվ, որոնց կառուցվածքը հիմնականում որոշվում է ԴՆԹ-ի նուկլեոտիդային հաջորդականությամբ: Հետևաբար, նյութափոխանակության գործընթացներում առաջնային նշանակություն ունի նուկլեինաթթուների և սպիտակուցների կենսասինթեզը: Ժառանգական տեղեկատվության կառուցվածքային միավորը գենն է։

Գեներ, գենետիկ կոդը և դրա հատկությունները

Բջջում ժառանգական տեղեկատվությունը միաձույլ չէ, այն բաժանված է առանձին «բառերի»՝ գեների։

Գենգենետիկական տեղեկատվության հիմնական միավորն է:

«Մարդու գենոմ» ծրագրի վրա աշխատանքը, որը միաժամանակ իրականացվել է մի քանի երկրներում և ավարտվել այս դարասկզբին, մեզ հասկացել է, որ մարդն ունի ընդամենը մոտ 25-30 հազար գեն, սակայն տեղեկատվություն մեր մեծ մասից. ԴՆԹ-ն երբեք չի կարդացվում, քանի որ այն պարունակում է հսկայական թվով անիմաստ բաժիններ, կրկնություններ և գեներ, որոնք կոդավորում են մարդկանց համար իրենց նշանակությունը կորցրած հատկությունները (պոչ, մարմնի մազեր և այլն): Բացի այդ, վերծանվել են ժառանգական հիվանդությունների զարգացման համար պատասխանատու մի շարք գեներ, ինչպես նաև դեղերի թիրախային գեներ: Սակայն այս ծրագրի իրականացման ընթացքում ստացված արդյունքների գործնական կիրառումը հետաձգվում է այնքան ժամանակ, քանի դեռ ավելի շատ մարդկանց գենոմները չեն վերծանվում և պարզ կդառնա, թե ինչով են դրանք տարբերվում։

Գեները, որոնք կոդավորում են սպիտակուցի, ռիբոսոմային կամ փոխանցող ՌՆԹ-ի առաջնային կառուցվածքը, կոչվում են կառուցվածքայինև գեներ, որոնք ապահովում են կառուցվածքային գեների ընթերցման տեղեկատվության ակտիվացում կամ ճնշում. կարգավորող. Այնուամենայնիվ, նույնիսկ կառուցվածքային գեները պարունակում են կարգավորող շրջաններ:

Օրգանիզմների ժառանգական տեղեկատվությունը գաղտնագրված է ԴՆԹ-ում նուկլեոտիդների որոշակի համակցությունների և դրանց հաջորդականության տեսքով. գենետիկ կոդը. Դրա հատկություններն են՝ եռյակ, յուրահատկություն, ունիվերսալություն, ավելորդություն և չհամընկնող։ Բացի այդ, գենետիկ կոդի մեջ չկան կետադրական նշաններ։

Յուրաքանչյուր ամինաթթու ԴՆԹ-ում կոդավորված է երեք նուկլեոտիդներով: եռյակօրինակ՝ մեթիոնինը կոդավորված է TAC եռյակով, այսինքն՝ եռյակի կոդով։ Մյուս կողմից, յուրաքանչյուր եռյակ կոդավորում է միայն մեկ ամինաթթու, որը նրա առանձնահատկությունն է կամ միանշանակությունը: Գենետիկ կոդը ունիվերսալ է բոլոր կենդանի օրգանիզմների համար, այսինքն՝ մարդու սպիտակուցների մասին ժառանգական տեղեկատվությունը կարող է կարդալ բակտերիաները և հակառակը։ Սա վկայում է օրգանական աշխարհի ծագման միասնության մասին։ Սակայն երեք նուկլեոտիդների 64 համակցությունները համապատասխանում են ընդամենը 20 ամինաթթուների, ինչի արդյունքում 2-6 եռյակ կարող է կոդավորել մեկ ամինաթթու, այսինքն՝ գենետիկ կոդը ավելորդ է կամ այլասերված։ Երեք եռյակներ չունեն համապատասխան ամինաթթուներ, կոչվում են դադարեցնել կոդոնները, քանի որ դրանք նշում են պոլիպեպտիդային շղթայի սինթեզի ավարտը։

ԴՆԹ-ի եռյակների հիմքերի հաջորդականությունը և դրանց կոդավորման ամինաթթուները

*Ստոպ կոդոն՝ ցույց տալով պոլիպեպտիդային շղթայի սինթեզի ավարտը։

Ամինաթթուների անունների հապավումները.

Ալա - ալանին

Արգ - արգինին

Ասն - ասպարագին

Asp - ասպարտաթթու

Վալ - վալին

Նրա - histidine

Gly - glycine

Gln - գլուտամին

Գլյու - գլուտամինաթթու

Ile - isoleucine

Leu - լեյցին

Լիզ - լիզին

Մեթ - մեթիոնին

Pro - proline

Ser - serine

Tyr - թիրոզին

Tre - threonine

Երեք - տրիպտոֆան

Ֆեն - ֆենիլալանին

cis - ցիստեին

Եթե ​​սկսեք գենետիկական տեղեկատվությունը կարդալ ոչ թե եռյակի առաջին նուկլեոտիդից, այլ երկրորդից, ապա ոչ միայն ընթերցման շրջանակը կփոխվի, այլև այս ձևով սինթեզված սպիտակուցը բոլորովին տարբեր կլինի ոչ միայն նուկլեոտիդային հաջորդականությամբ, այլև կառուցվածքով։ և հատկությունները։ Եռյակների միջև չկան կետադրական նշաններ, ուստի չկան խոչընդոտներ ընթերցման շրջանակի տեղաշարժի համար, ինչը հնարավորություն է բացում մուտացիաների առաջացման և պահպանման համար:

Կենսասինթետիկ ռեակցիաների մատրիցային բնույթը

Բակտերիաների բջիջները կարող են կրկնօրինակվել յուրաքանչյուր 20-30 րոպեն մեկ, իսկ էուկարիոտիկ բջիջները՝ ամեն օր և նույնիսկ ավելի հաճախ, ինչը պահանջում է ԴՆԹ-ի վերարտադրության բարձր արագություն և ճշգրտություն։ Բացի այդ, յուրաքանչյուր բջիջ պարունակում է բազմաթիվ սպիտակուցների, հատկապես ֆերմենտների հարյուրավոր և հազարավոր օրինակներ, հետևաբար, դրանց վերարտադրության համար անընդունելի է դրանց արտադրության «կտոր» մեթոդը։ Ավելի առաջադեմ միջոց է դրոշմումը, որը թույլ է տալիս ստանալ ապրանքի բազմաթիվ ճշգրիտ պատճեններ և նաև նվազեցնել դրա արժեքը: Դրոշմելու համար անհրաժեշտ է մատրիցա, որով տպավորություն է ստեղծվում։

Բջիջներում մատրիցային սինթեզի սկզբունքն այն է, որ սպիտակուցների և նուկլեինաթթուների նոր մոլեկուլները սինթեզվում են նույն նուկլեինաթթուների (ԴՆԹ կամ ՌՆԹ) նախկինում գոյություն ունեցող մոլեկուլների կառուցվածքում սահմանված ծրագրի համաձայն:

Սպիտակուցների և նուկլեինաթթուների կենսասինթեզ

ԴՆԹ-ի վերարտադրություն.ԴՆԹ-ն երկշղթա կենսապոլիմեր է, որի մոնոմերները նուկլեոտիդներ են։ Եթե ​​ԴՆԹ-ի կենսասինթեզն ընթանա լուսապատճենման սկզբունքով, ապա ժառանգական տեղեկատվության բազմաթիվ աղավաղումներ և սխալներ անխուսափելիորեն կառաջանային, ինչը, ի վերջո, կհանգեցներ նոր օրգանիզմների մահվան: Հետևաբար, ԴՆԹ-ի կրկնօրինակման գործընթացը տարբեր է. կիսապահպանողական ձևովԴՆԹ-ի մոլեկուլը արձակվում է, և շղթաներից յուրաքանչյուրի վրա սինթեզվում է նոր շղթա՝ փոխլրացման սկզբունքով։ ԴՆԹ-ի մոլեկուլի ինքնավերարտադրման գործընթացը, որն ապահովում է ժառանգական տեղեկատվության ճշգրիտ պատճենումը և դրա փոխանցումը սերնդեսերունդ, կոչվում է. վերօրինակման(լատ. վերօրինակման- կրկնություն): Կրկնօրինակման արդյունքում ձևավորվում է մայր ԴՆԹ-ի մոլեկուլի երկու բացարձակ ճշգրիտ պատճեն, որոնցից յուրաքանչյուրը կրում է ծնողի մեկական օրինակ։

Վերարտադրման գործընթացը իրականում չափազանց բարդ է, քանի որ դրանում ներգրավված են մի շարք սպիտակուցներ: Նրանցից ոմանք արձակում են ԴՆԹ-ի կրկնակի պարույրը, մյուսները կոտրում են ջրածնային կապերը կոմպլեմենտար շղթաների նուկլեոտիդների միջև, մյուսները (օրինակ՝ ԴՆԹ պոլիմերազային ֆերմենտը) ընտրում են նոր նուկլեոտիդներ՝ ըստ փոխլրացման սկզբունքի և այլն: ԴՆԹ-ի երկու մոլեկուլները ձևավորվել են որպես վերարտադրության արդյունքում բաժանման ժամանակ երկու մասի են բաժանվում նորաստեղծ դուստր բջիջները:

Վերարտադրման գործընթացում սխալները չափազանց հազվադեպ են, բայց եթե դրանք տեղի ունենան, դրանք շատ արագ վերացվում են ինչպես ԴՆԹ պոլիմերազների, այնպես էլ հատուկ վերականգնող ֆերմենտների միջոցով, քանի որ նուկլեոտիդային հաջորդականության ցանկացած սխալ կարող է հանգեցնել սպիտակուցի կառուցվածքի և գործառույթների անդառնալի փոփոխության: և, ի վերջո, բացասաբար են անդրադառնում նոր բջջի կամ նույնիսկ անհատի կենսունակության վրա:

սպիտակուցի կենսասինթեզ:Ինչպես 19-րդ դարի նշանավոր փիլիսոփա Ֆ. Էնգելսը պատկերավոր կերպով ասում է. «Կյանքը սպիտակուցային մարմինների գոյության ձև է»: Սպիտակուցի մոլեկուլների կառուցվածքը և հատկությունները որոշվում են դրանց առաջնային կառուցվածքով, այսինքն՝ ԴՆԹ-ում կոդավորված ամինաթթուների հաջորդականությամբ: Այս տեղեկատվության վերարտադրման ճշգրտությունից է կախված ոչ միայն բուն պոլիպեպտիդի առկայությունը, այլև բջջի գործունեությունը որպես ամբողջություն, հետևաբար սպիտակուցի սինթեզի գործընթացը մեծ նշանակություն ունի: Թվում է, թե դա բջջում սինթեզի ամենաբարդ գործընթացն է, քանի որ այստեղ ներգրավված են մինչև երեք հարյուր տարբեր ֆերմենտներ և այլ մակրոմոլեկուլներ: Բացի այդ, այն հոսում է մեծ արագությամբ, որն էլ ավելի մեծ ճշգրտություն է պահանջում։

Սպիտակուցների կենսասինթեզի երկու հիմնական փուլ կա՝ տրանսկրիպցիա և թարգմանություն։

Տառադարձում(լատ. արտագրում- վերագրանցում) ԴՆԹ-ի կաղապարի վրա mRNA մոլեկուլների կենսասինթեզն է:

Քանի որ ԴՆԹ-ի մոլեկուլը պարունակում է երկու հակազուգահեռ շղթաներ, երկու շղթայից էլ տեղեկություններ կարդալը կհանգեցնի բոլորովին տարբեր mRNA-ների ձևավորմանը, հետևաբար դրանց կենսասինթեզը հնարավոր է միայն շղթաներից մեկի վրա, որը կոչվում է կոդավորող կամ կոդոգեն, ի տարբերություն երկրորդի. ոչ կոդավորող, կամ ոչ կոդոգեն: Վերաշարադրման գործընթացն իրականացվում է հատուկ ֆերմենտի՝ ​​ՌՆԹ պոլիմերազի միջոցով, որն ընտրում է ՌՆԹ նուկլեոտիդները՝ ըստ կոմպլեմենտարության սկզբունքի։ Այս գործընթացը կարող է տեղի ունենալ ինչպես միջուկում, այնպես էլ օրգանելներում, որոնք ունեն իրենց ԴՆԹ-ն՝ միտոքոնդրիաները և պլաստիդները:

Տրանսկրիպցիայի ժամանակ սինթեզված mRNA մոլեկուլները ենթարկվում են թարգմանության նախապատրաստման բարդ գործընթացին (միտոքոնդրիալ և պլաստիդային mRNA-ները կարող են մնալ օրգանելների ներսում, որտեղ տեղի է ունենում սպիտակուցի կենսասինթեզի երկրորդ փուլը)։ mRNA-ի հասունացման գործընթացում դրան կցվում են առաջին երեք նուկլեոտիդները (AUG) և ադենիլ նուկլեոտիդների պոչը, որոնց երկարությունը որոշում է, թե քանի սպիտակուցային օրինակ կարող է սինթեզվել տվյալ մոլեկուլի վրա։ Միայն դրանից հետո հասուն mRNA-ները հեռանում են միջուկից միջուկային ծակոտիների միջով:

Զուգահեռաբար ցիտոպլազմայում տեղի է ունենում ամինաթթուների ակտիվացման գործընթացը, որի ընթացքում ամինաթթուն կցվում է համապատասխան ազատ tRNA-ին։ Այս գործընթացը կատալիզացվում է հատուկ ֆերմենտի միջոցով, այն սպառում է ATP:

Հեռարձակում(լատ. հեռարձակում- փոխանցում) պոլիպեպտիդային շղթայի կենսասինթեզն է mRNA ձևանմուշի վրա, որում գենետիկ տեղեկատվությունը թարգմանվում է պոլիպեպտիդային շղթայի ամինաթթուների հաջորդականության:

Սպիտակուցների սինթեզի երկրորդ փուլն առավել հաճախ տեղի է ունենում ցիտոպլազմում, օրինակ՝ կոպիտ էնդոպլազմիկ ցանցի վրա։ Դրա առաջացման համար անհրաժեշտ է ռիբոսոմների առկայություն, tRNA-ի ակտիվացում, որի ընթացքում նրանք կցում են համապատասխան ամինաթթուները, Mg2+ իոնների առկայությունը, ինչպես նաև շրջակա միջավայրի օպտիմալ պայմանները (ջերմաստիճան, pH, ճնշում և այլն)։

Հեռարձակումը սկսելու համար ընդունելը) ռիբոսոմի փոքր ենթամիավորը կցվում է սինթեզի համար պատրաստ mRNA մոլեկուլին, այնուհետև, ըստ կոմպլեմենտարության սկզբունքի, ամինաթթու մեթիոնին կրող tRNA-ն ընտրվում է առաջին կոդոնին (AUG): Միայն դրանից հետո է միանում ռիբոսոմի մեծ ենթամիավորը։ Հավաքված ռիբոսոմի ներսում կան երկու mRNA կոդոններ, որոնցից առաջինն արդեն զբաղված է։ Երկրորդ tRNA-ն, որը նույնպես կրում է ամինաթթու, կցվում է դրան կից կոդոնին, որից հետո ֆերմենտների օգնությամբ ամինաթթուների մնացորդների միջև ձևավորվում է պեպտիդային կապ։ Ռիբոսոմը շարժում է mRNA-ի մեկ կոդոնը; tRNA-ի առաջինը, ազատվելով ամինաթթվից, վերադառնում է ցիտոպլազմա հաջորդ ամինաթթվի համար, և ապագա պոլիպեպտիդային շղթայի մի հատված, ինչպես ասվում է, կախված է մնացած tRNA-ի վրա: Հաջորդ tRNA-ն միանում է նոր կոդոնին, որը գտնվում է ռիբոսոմի ներսում, գործընթացը կրկնվում է և քայլ առ քայլ պոլիպեպտիդային շղթան երկարանում է, այսինքն՝ այն. երկարացում.

Սպիտակուցի սինթեզի ավարտը ավարտ) տեղի է ունենում հենց որ նուկլեոտիդային որոշակի հաջորդականություն հանդիպում է mRNA մոլեկուլում, որը չի կոդավորում ամինաթթու (ստոպ կոդոն): Դրանից հետո ռիբոսոմը, mRNA-ն և պոլիպեպտիդային շղթան առանձնանում են, և նոր սինթեզված սպիտակուցը ձեռք է բերում համապատասխան կառուցվածք և տեղափոխվում բջջի այն հատվածը, որտեղ այն կկատարի իր գործառույթները։

Թարգմանությունը շատ էներգիա պահանջող գործընթաց է, քանի որ մեկ ATP մոլեկուլի էներգիան ծախսվում է մեկ ամինաթթու tRNA-ին միացնելու վրա, և մի քանիսը օգտագործվում են ռիբոսոմը mRNA մոլեկուլով տեղափոխելու համար:

Որոշ սպիտակուցների մոլեկուլների սինթեզն արագացնելու համար մի քանի ռիբոսոմներ կարող են հաջորդաբար կցվել mRNA մոլեկուլին, որոնք կազմում են մեկ կառուցվածք. պոլիսոմ.

Բջիջը կենդանի էակների գենետիկ միավորն է։ Քրոմոսոմները, դրանց կառուցվածքը (ձևը և չափը) և գործառույթները: Քրոմոսոմների քանակը և դրանց տեսակների կայունությունը: Սոմատիկ և սեռական բջիջներ. Բջջային կյանքի ցիկլը՝ ինտերֆազ և միտոզ: Միտոզը սոմատիկ բջիջների բաժանումն է։ Մեյոզ. Միտոզի և մեյոզի փուլերը. Բույսերի և կենդանիների սեռական բջիջների զարգացումը: Բջիջների բաժանումը հիմք է հանդիսանում օրգանիզմների աճի, զարգացման և վերարտադրության համար: Մեյոզի և միտոզի դերը

Բջիջը կյանքի գենետիկ միավորն է

Չնայած այն հանգամանքին, որ նուկլեինաթթուները գենետիկ տեղեկատվության կրողն են, այդ տեղեկատվության իրականացումը բջջից դուրս անհնար է, ինչը հեշտությամբ ապացուցվում է վիրուսների օրինակով։ Այս օրգանիզմները, որոնք հաճախ պարունակում են միայն ԴՆԹ կամ ՌՆԹ, չեն կարող ինքնուրույն վերարտադրվել, դրա համար նրանք պետք է օգտագործեն բջջի ժառանգական ապարատը։ Նրանք նույնիսկ առանց բջջի օգնության չեն կարող ներթափանցել բջիջ, բացառությամբ թաղանթային փոխադրման մեխանիզմների կիրառման կամ բջիջների վնասման պատճառով։ Վիրուսների մեծ մասը անկայուն է, նրանք մահանում են բաց երկնքի տակ մնալուց մի քանի ժամ հետո: Հետևաբար, բջիջը կենդանիների գենետիկական միավորն է, որն ունի ժառանգական տեղեկատվության պահպանման, փոփոխման և իրականացման, ինչպես նաև այն ժառանգներին փոխանցելու բաղադրիչների նվազագույն փաթեթ:

Էուկարիոտ բջջի գենետիկական տեղեկատվության մեծ մասը գտնվում է միջուկում։ Նրա կազմակերպման առանձնահատկությունն այն է, որ, ի տարբերություն պրոկարիոտ բջջի ԴՆԹ-ի, էուկարիոտական ​​ԴՆԹ-ի մոլեկուլները փակ չեն և կազմում են սպիտակուցների հետ բարդ բարդույթներ՝ քրոմոսոմներ:

Քրոմոսոմները, դրանց կառուցվածքը (ձևը և չափը) և գործառույթները

Քրոմոսոմ(հունարենից. քրոմ- գույնը, գույնը և լոքո- մարմին) բջջային միջուկի կառուցվածքն է, որը պարունակում է գեներ և կրում է որոշակի ժառանգական տեղեկատվություն մարմնի նշանների և հատկությունների մասին:

Երբեմն պրոկարիոտների օղակային ԴՆԹ մոլեկուլները կոչվում են նաև քրոմոսոմներ։ Քրոմոսոմներն ունակ են ինքնակրկնվելու, ունեն կառուցվածքային և ֆունկցիոնալ անհատականություն և պահպանում են այն մի շարք սերունդներում։ Յուրաքանչյուր բջիջ կրում է մարմնի ողջ ժառանգական տեղեկատվությունը, սակայն դրա միայն մի փոքր մասն է աշխատում:

Քրոմոսոմի հիմքը սպիտակուցներով լցված ԴՆԹ-ի երկշղթա մոլեկուլն է: Էուկարիոտների մոտ հիստոնային և ոչ հիստոնային սպիտակուցները փոխազդում են ԴՆԹ-ի հետ, մինչդեռ պրոկարիոտներում հիստոնային սպիտակուցները բացակայում են։

Քրոմոսոմները լավագույնս երևում են լուսային մանրադիտակի տակ բջիջների բաժանման ժամանակ, երբ խտացման արդյունքում դրանք ստանում են ձողաձև մարմինների ձև, որոնք առանձնացված են առաջնային սեղմումով. ցենտրոմեր — ուսերին. Քրոմոսոմը կարող է ունենալ նաև երկրորդական նեղացում, որը որոշ դեպքերում առանձնացնում է այսպես կոչված արբանյակ. Քրոմոսոմների ծայրերը կոչվում են տելոմերներ. Տելոմերները թույլ չեն տալիս քրոմոսոմների ծայրերը միմյանց կպչել և ապահովում են դրանց կցումը միջուկային թաղանթին չբաժանվող բջջի մեջ։ Բաժանման սկզբում քրոմոսոմները կրկնապատկվում են և բաղկացած են երկու դուստր քրոմոսոմներից. քրոմատիդներամրացված է ցենտրոմերում:

Ըստ ձևի առանձնանում են հավասարաթև, անհավասարաթև և ձողաձողաձող քրոմոսոմներ։ Քրոմոսոմների չափերը զգալիորեն տարբերվում են, սակայն միջին քրոմոսոմը ունի 5 $×$ 1,4 մկմ չափս:

Որոշ դեպքերում քրոմոսոմները, ԴՆԹ-ի բազմաթիվ կրկնօրինակումների արդյունքում, պարունակում են հարյուրավոր և հազարավոր քրոմատիդներ. այդպիսի հսկա քրոմոսոմները կոչվում են. պոլիէթիլեն. Դրանք հանդիպում են Drosophila larvae-ի թքագեղձերում, ինչպես նաև կլոր որդերի մարսողական գեղձերում։

Քրոմոսոմների քանակը և դրանց տեսակների կայունությունը: Սոմատիկ և սեռական բջիջներ

Բջջային տեսության համաձայն՝ բջիջը օրգանիզմի կառուցվածքի, կյանքի և զարգացման միավոր է։ Այսպիսով, կենդանի էակների այնպիսի կարևոր գործառույթներ, ինչպիսիք են օրգանիզմի աճը, վերարտադրությունը և զարգացումը, ապահովվում են բջջային մակարդակում։ Բազմաբջջային օրգանիզմների բջիջները կարելի է բաժանել սոմատիկ և սեռի։

սոմատիկ բջիջներմարմնի բոլոր բջիջներն են, որոնք առաջանում են միտոտիկ բաժանման արդյունքում։

Քրոմոսոմների ուսումնասիրությունը հնարավորություն է տվել հաստատել, որ յուրաքանչյուր կենսաբանական տեսակի օրգանիզմի սոմատիկ բջիջները բնութագրվում են քրոմոսոմների մշտական ​​քանակով։ Օրինակ՝ մարդն ունի դրանցից 46։Սոմատիկ բջիջների քրոմոսոմների բազմությունը կոչվում է դիպլոիդ(2n), կամ կրկնակի:

սեռական բջիջները, կամ գամետներ, մասնագիտացված բջիջներ են, որոնք ծառայում են սեռական վերարտադրությանը։

Գամետները միշտ պարունակում են կիսով չափ քրոմոսոմ, քան սոմատիկ բջիջներում (մարդկանց մոտ՝ 23), ուստի սեռական բջիջների քրոմոսոմների բազմությունը կոչվում է. հապլոիդ(n), կամ միայնակ: Դրա ձևավորումը կապված է մեյոտիկ բջիջների բաժանման հետ։

Սոմատիկ բջիջների ԴՆԹ-ի քանակը նշանակված է 2c, իսկ սեռական բջիջներինը՝ 1c: Սոմատիկ բջիջների գենետիկ բանաձեւը գրված է 2n2c, իսկ սեռը՝ 1n1c։

Որոշ սոմատիկ բջիջների միջուկներում քրոմոսոմների թիվը կարող է տարբերվել սոմատիկ բջիջներում դրանց թվից։ Եթե ​​այս տարբերությունը մեծ է մեկ, երկու, երեք և այլն հապլոիդ բազմություններով, ապա այդպիսի բջիջները կոչվում են պոլիպլոիդ(համապատասխանաբար tri-, tetra-, pentaploid): Նման բջիջներում նյութափոխանակության գործընթացները սովորաբար շատ ինտենսիվ են ընթանում:

Քրոմոսոմների թիվն ինքնին տեսակային հատկանիշ չէ, քանի որ տարբեր օրգանիզմներ կարող են ունենալ նույն թվով քրոմոսոմներ, մինչդեռ հարակիցները կարող են ունենալ տարբեր թվեր։ Օրինակ՝ մալարիայի պլազմոդիումը և ձիու կլոր որդն ունեն երկու քրոմոսոմ, իսկ մարդիկ և շիմպանզեները՝ համապատասխանաբար 46 և 48։

Մարդու քրոմոսոմները բաժանվում են երկու խմբի՝ աուտոսոմներ և սեռական քրոմոսոմներ (հետերոքրոմոսոմներ)։ Ավտոսոմմարդու սոմատիկ բջիջներում կա 22 զույգ, դրանք նույնն են տղամարդկանց և կանանց համար, և սեռական քրոմոսոմներմիայն մեկ զույգ, բայց հենց նա է որոշում անհատի սեռը: Կան երկու տեսակի սեռական քրոմոսոմներ՝ X և Y: Կնոջ մարմնի բջիջները կրում են երկու X քրոմոսոմներ, իսկ տղամարդիկ՝ X և Y:

Կարիոտիպ- սա օրգանիզմի քրոմոսոմային հավաքածուի նշանների մի շարք է (քրոմոսոմների քանակը, դրանց ձևը և չափը):

Կարիոտիպի պայմանական գրառումը ներառում է քրոմոսոմների ընդհանուր թիվը, սեռական քրոմոսոմները և քրոմոսոմների հավաքածուի հնարավոր շեղումները: Օրինակ՝ նորմալ տղամարդու կարիոտիպը գրված է որպես 46,XY, մինչդեռ նորմալ կնոջ կարիոտիպը 46,XX է։

Բջջային կյանքի ցիկլը՝ ինտերֆազ և միտոզ

Բջիջները ամեն անգամ նորովի չեն առաջանում, դրանք առաջանում են միայն մայր բջիջների բաժանման արդյունքում։ Բաժանվելուց հետո դուստր բջիջները որոշ ժամանակ են պահանջում օրգանելներ ձևավորելու և համապատասխան կառուցվածք ձեռք բերելու համար, որը կապահովի որոշակի ֆունկցիայի կատարումը։ Այս ժամանակահատվածը կոչվում է հասունանալը.

Բջջի բաժանման արդյունքում բջջի հայտնվելուց մինչև դրա բաժանումը կամ մահը ընկած ժամանակահատվածը կոչվում է բջջային կյանքի ցիկլը.

Էուկարիոտիկ բջիջներում կյանքի ցիկլը բաժանված է երկու հիմնական փուլի՝ ինտերֆազ և միտոզ։

Ինտերֆազ- սա կյանքի ցիկլի այն ժամանակահատվածն է, որի ընթացքում բջիջը չի բաժանվում և նորմալ գործում: Ինտերֆազը բաժանված է երեք շրջանի՝ G 1 -, S- և G 2 - շրջաններ:

G 1 - շրջան(նախասինթետիկ, հետմիտոտիկ) բջիջների աճի և զարգացման շրջան է, որի ընթացքում տեղի է ունենում ՌՆԹ-ի, սպիտակուցների և այլ նյութերի ակտիվ սինթեզ, որոնք անհրաժեշտ են նոր ձևավորված բջջի լիարժեք կենսաապահովման համար։ Այս շրջանի վերջում բջիջը կարող է սկսել նախապատրաստվել ԴՆԹ-ի կրկնօրինակմանը:

AT S- շրջան(սինթետիկ) տեղի է ունենում ԴՆԹ-ի վերարտադրության գործընթացը. Քրոմոսոմի միակ մասը, որը չի ենթարկվում վերարտադրության, ցենտրոմերն է, հետևաբար, ստացված ԴՆԹ-ի մոլեկուլները լիովին չեն տարբերվում, այլ մնում են ամրացված դրանում, իսկ բաժանման սկզբում քրոմոսոմն ունենում է X-աձև տեսք։ ԴՆԹ-ի կրկնօրինակումից հետո բջջի գենետիկ բանաձեւը 2n4c է: Նաև S-շրջանում տեղի է ունենում բջջի կենտրոնի ցենտրիոլների կրկնապատկում։

G 2 - շրջան(հետսինթետիկ, պրեմիտոտիկ) բնութագրվում է բջիջների բաժանման գործընթացի համար անհրաժեշտ ՌՆԹ-ի, սպիտակուցների և ATP-ի ինտենսիվ սինթեզով, ինչպես նաև ցենտրիոլների, միտոքոնդրիաների և պլաստիդների տարանջատմամբ։ Մինչև ինտերֆազի ավարտը քրոմատինը և միջուկը մնում են հստակորեն տարբերվող, միջուկային թաղանթի ամբողջականությունը չի խախտվում, օրգանելները չեն փոխվում։

Մարմնի որոշ բջիջներ ի վիճակի են կատարել իրենց գործառույթները մարմնի ողջ կյանքի ընթացքում (մեր ուղեղի նեյրոնները, սրտի մկանային բջիջները), իսկ մյուսները գոյություն ունեն կարճ ժամանակով, որից հետո նրանք մահանում են (աղիքային էպիթելի բջիջները): , մաշկի էպիդերմիսի բջիջները): Հետևաբար մարմնում անընդհատ պետք է տեղի ունենան բջիջների բաժանման և նոր բջիջների ձևավորման գործընթացներ, որոնք կփոխարինեն մահացածներին։ Բաժանման ընդունակ բջիջները կոչվում են ցողունը. Մարդու մարմնում դրանք հայտնաբերվում են կարմիր ոսկրածուծում, մաշկի էպիդերմիսի խորը շերտերում և այլ վայրերում։ Օգտագործելով այս բջիջները՝ դուք կարող եք աճեցնել նոր օրգան, հասնել երիտասարդացման, ինչպես նաև կլոնավորել մարմինը։ Ցողունային բջիջների օգտագործման հեռանկարները բավականին պարզ են, սակայն այս խնդրի բարոյական և էթիկական ասպեկտները դեռ քննարկվում են, քանի որ շատ դեպքերում օգտագործվում են աբորտի ժամանակ սպանված մարդու սաղմերից ստացված սաղմնային ցողունային բջիջները:

Բուսական և կենդանական բջիջներում ինտերֆազի տևողությունը միջինը 10-20 ժամ է, մինչդեռ միտոզը տևում է մոտ 1-2 ժամ:

Բազմաբջջային օրգանիզմների հաջորդական բաժանումների ընթացքում դուստր բջիջները դառնում են ավելի ու ավելի բազմազան, քանի որ նրանք տեղեկատվություն են կարդում աճող թվով գեներից:

Որոշ բջիջներ, ի վերջո, դադարում են բաժանվել և մահանում, ինչը կարող է պայմանավորված լինել որոշակի գործառույթների կատարմամբ, ինչպես օրինակ մաշկի և արյան բջիջների էպիդերմիսի բջիջների դեպքում, կամ վնասել այդ բջիջները շրջակա միջավայրի գործոնների, մասնավորապես՝ պաթոգենների պատճառով: Գենետիկորեն ծրագրավորված բջջային մահը կոչվում է ապոպտոզմինչդեռ պատահական մահը նեկրոզ.

Միտոզը սոմատիկ բջիջների բաժանումն է։ Միտոզի փուլերը

Միտոզ- սոմատիկ բջիջների անուղղակի բաժանման մեթոդ.

Միտոզի ժամանակ բջիջն անցնում է մի շարք հաջորդական փուլերի միջով, ինչի արդյունքում յուրաքանչյուր դուստր բջիջ ստանում է քրոմոսոմների նույն հավաքածուն, ինչ մայր բջջում։

Միտոզը բաժանված է չորս հիմնական փուլերի՝ պրոֆազ, մետաֆազ, անաֆազ և տելոֆազ։ Պրոֆազ- միտոզի ամենաերկար փուլը, որի ընթացքում տեղի է ունենում քրոմատինի խտացում, որի արդյունքում տեսանելի են դառնում X-աձև քրոմոսոմները, որոնք բաղկացած են երկու քրոմատիդներից (դուստր քրոմոսոմներից): Այս դեպքում կորիզը անհետանում է, ցենտրիոլները շեղվում են դեպի բջջի բևեռները, և սկսում է ձևավորվել միկրոխողովակների ախրոմատինային spindle (spindle): Պրոֆազի վերջում միջուկային թաղանթը բաժանվում է առանձին վեզիկուլների:

AT մետաֆազքրոմոսոմները շարվում են բջջի հասարակածի երկայնքով իրենց ցենտրոմերներով, որոնց կցվում են ամբողջությամբ ձևավորված բաժանման լիսեռի միկրոխողովակները: Բաժանման այս փուլում քրոմոսոմներն առավել խիտ են և ունեն բնորոշ ձև, ինչը հնարավորություն է տալիս ուսումնասիրել կարիոտիպը։

AT անաֆազԴՆԹ-ի արագ վերարտադրությունը տեղի է ունենում ցենտրոմերներում, որի արդյունքում քրոմոսոմները բաժանվում են, և քրոմատիդները շեղվում են դեպի բջջի բևեռները՝ ձգված միկրոխողովակներով։ Քրոմատիդների բաշխումը պետք է լինի բացարձակապես հավասար, քանի որ հենց այս գործընթացն է, որը պահպանում է մարմնի բջիջներում քրոմոսոմների քանակի կայունությունը:

Բեմի վրա տելոֆազդուստր քրոմոսոմները հավաքվում են բևեռներում, հուսահատվում, նրանց շուրջը վեզիկուլներից ձևավորվում են միջուկային ծրարներ, իսկ նոր ձևավորված միջուկներում առաջանում են միջուկներ։

Միջուկի բաժանումից հետո տեղի է ունենում ցիտոպլազմայի բաժանում. ցիտոկինեզ,որի ընթացքում տեղի է ունենում մայր բջջի բոլոր օրգանելների քիչ թե շատ միատեսակ բաշխում։

Այսպիսով, միտոզի արդյունքում մեկ մայր բջջից առաջանում են երկու դուստր բջիջներ, որոնցից յուրաքանչյուրը մայր բջջի (2n2c) գենետիկական պատճենն է։

Հիվանդ, վնասված, ծերացող բջիջներում և մարմնի մասնագիտացված հյուսվածքներում կարող է տեղի ունենալ մի փոքր այլ բաժանման գործընթաց՝ ամիտոզ: Ամիտոզկոչվում է էուկարիոտային բջիջների ուղղակի բաժանում, որի դեպքում գենետիկորեն համարժեք բջիջների ձևավորում տեղի չի ունենում, քանի որ բջջային բաղադրիչները բաշխված են անհավասարաչափ։ Այն հանդիպում է բույսերի մեջ էնդոսպերմի մեջ և կենդանիների մոտ՝ լյարդի, աճառի և աչքի եղջերաթաղանթի մեջ։

Մեյոզ. Մեյոզի փուլերը

Մեյոզ- սա առաջնային սեռական բջիջների (2n2c) անուղղակի բաժանման մեթոդ է, որի արդյունքում ձևավորվում են հապլոիդ բջիջներ (1n1c), առավել հաճախ սեռական բջիջները:

Ի տարբերություն միտոզի, մեյոզը բաղկացած է երկու հաջորդական բջիջների բաժանումից, որոնցից յուրաքանչյուրին նախորդում է ինտերֆազը: Մեյոզի առաջին բաժանումը (մեյոզ I) կոչվում է կրճատում, քանի որ այս դեպքում քրոմոսոմների թիվը կրկնակի կրճատվում է, իսկ երկրորդ բաժանումը (մեյոզ II)՝ հավասարազոր, քանի որ դրա ընթացքում քրոմոսոմների թիվը պահպանվում է։

Միջփուլ Iընթանում է միտոզի ինտերֆազի նմանությամբ: Մեյոզ Iբաժանված է չորս փուլերի՝ պրոֆազ I, մետաֆազ I, անաֆազ I և տելոֆազ I։ պրոֆազ IԵրկու հիմնական գործընթաց է տեղի ունենում՝ խոնարհում և հատում: Խոնարհում- սա հոմոլոգ (զույգ) քրոմոսոմների միաձուլման գործընթացն է ամբողջ երկարությամբ: Կոնյուգացիայի ժամանակ առաջացած քրոմոսոմների զույգերը պահպանվում են մինչև I մետաֆազի ավարտը։

Անցնելով վրայով- հոմոլոգ քրոմոսոմների հոմոլոգ շրջանների փոխադարձ փոխանակում: Փոխանցման արդյունքում երկու ծնողներից օրգանիզմի ստացած քրոմոսոմները ձեռք են բերում գեների նոր համակցություններ, ինչը հանգեցնում է գենետիկորեն բազմազան սերունդների առաջացմանը։ I պրոֆազի վերջում, ինչպես և միտոզի պրոֆազում, միջուկը անհետանում է, ցենտրիոլները շեղվում են դեպի բջջի բևեռները, և միջուկային ծրարը քայքայվում է։

AT մետաֆազ Iքրոմոսոմների զույգերը շարվում են բջջի հասարակածի երկայնքով, տրոհման լիսեռի միկրոխողովակները կցվում են նրանց ցենտրոմերներին:

AT անաֆազ Iամբողջ հոմոլոգ քրոմոսոմները, որոնք բաղկացած են երկու քրոմատիդներից, շեղվում են դեպի բևեռները:

AT տելոֆազ Iբջջի բևեռներում գտնվող քրոմոսոմների կլաստերների շուրջ, ձևավորվում են միջուկային թաղանթներ, ձևավորվում են միջուկներ:

Ցիտոկինեզ Iապահովում է դուստր բջիջների ցիտոպլազմաների բաժանումը:

I (1n2c) մեյոզի արդյունքում ձևավորված դուստր բջիջները գենետիկորեն տարասեռ են, քանի որ նրանց քրոմոսոմները, որոնք պատահականորեն ցրված են բջջի բևեռներին, պարունակում են անհավասար գեներ:

Միտոզի և մեյոզի համեմատական ​​բնութագրերը

նշան	Միտոզ	Մեյոզ
Ո՞ր բջիջներն են սկսում բաժանվել:	Սոմատիկ (2n)	Առաջնային սեռական բջիջներ (2n)
Բաժինների քանակը	1	2
Քանի՞ և ինչպիսի՞ բջիջներ են ձևավորվում բաժանման ընթացքում:	2 սոմատիկ (2n)	4 սեռական (n)
Ինտերֆազ		Բջիջների պատրաստում բաժանման, ԴՆԹ-ի կրկնօրինակման համար	Շատ կարճ, ԴՆԹ-ի կրկնօրինակումը տեղի չի ունենում
Փուլեր		Մեյոզ I	Մեյոզ II
Պրոֆազ		Կարող են առաջանալ քրոմոսոմների խտացում, միջուկի անհետացում, միջուկային ծածկույթի քայքայում, կոնյուգացիա և հատում	Քրոմոսոմների խտացում, միջուկի անհետացում, միջուկային ծածկույթի քայքայում
մետաֆազ		Զույգ քրոմոսոմները գտնվում են հասարակածի երկայնքով, ձևավորվում է բաժանման լիսեռ	Քրոմոսոմները շարվում են հասարակածի երկայնքով, ձևավորվում է բաժանման լիսեռը
Անաֆազ		Երկու քրոմատիդների հոմոլոգ քրոմոսոմները շեղվում են դեպի բևեռները	Քրոմատիդները շեղվում են դեպի բևեռները
Տելոֆազ		Քրոմոսոմները հուսահատվում են, ձևավորվում են նոր միջուկային ծրարներ և միջուկներ	Քրոմոսոմները հուսահատվում են, ձևավորվում են նոր միջուկային ծրարներ և միջուկներ

Միջփուլ IIշատ կարճ, քանի որ դրանում ԴՆԹ-ի կրկնապատկում տեղի չի ունենում, այսինքն՝ չկա S- շրջան։

Մեյոզ IIՆաև բաժանված է չորս փուլերի՝ պրոֆազ II, մետաֆազ II, անաֆազ II և տելոֆազ II։ AT պրոֆազ IIտեղի են ունենում նույն գործընթացները, ինչ I պրոֆազում, բացառությամբ խոնարհման և հատման:

AT մետաֆազ IIՔրոմոսոմները գտնվում են բջջի հասարակածի երկայնքով:

AT անաֆազ IIՔրոմոսոմները բաժանվում են ցենտրոմերում, իսկ քրոմատիդները ձգվում են դեպի բևեռները։

AT տելոֆազ IIմիջուկային թաղանթները և միջուկները ձևավորվում են դուստր քրոմոսոմների կլաստերների շուրջ:

հետո ցիտոկինեզ IIԲոլոր չորս դուստր բջիջների գենետիկական բանաձևը 1n1c է, բայց դրանք բոլորն ունեն գեների տարբեր խումբ, որը դուստր բջիջներում մայրական և հայրական քրոմոսոմների խաչասերման և պատահական համակցության արդյունք է:

Բույսերի և կենդանիների սեռական բջիջների զարգացումը

Gametogenesis(հունարենից. գամետ- կինը, գամետներ- ամուսին և Ծննդոց- ծագում, առաջացում) հասուն սեռական բջիջների ձևավորման գործընթացն է:

Քանի որ սեռական վերարտադրության համար ամենից հաճախ անհրաժեշտ է երկու անհատ՝ իգական և արական, արտադրելով տարբեր սեռական բջիջներ՝ ձու և սերմ, ապա այդ գամետների ձևավորման գործընթացները պետք է տարբեր լինեն:

Գործընթացի բնույթը նաև մեծապես կախված է նրանից, թե այն տեղի է ունենում բույսի կամ կենդանական բջիջում, քանի որ բույսերում միայն միտոզ է առաջանում գամետների ձևավորման ժամանակ, մինչդեռ կենդանիների մոտ տեղի է ունենում և՛ միտոզ, և՛ մեյոզ:

Բույսերում սեռական բջիջների զարգացումը.Անգիոսպերմների մեջ արական և իգական սեռի բջիջների ձևավորումը տեղի է ունենում ծաղկի տարբեր մասերում՝ համապատասխանաբար ստոմաներում և մազի վրա:

Մինչև արական սեռական բջիջների ձևավորումը. միկրոգամետոգենեզ(հունարենից. միկրոս- փոքր) - տեղի է ունենում միկրոսպորոգենեզ, այսինքն՝ միկրոսփորների առաջացում ստոմերի փոշեկուլներում։ Այս գործընթացը կապված է մայր բջջի մեյոտիկ բաժանման հետ, որի արդյունքում առաջանում են չորս հապլոիդ միկրոսպորներ։ Միկրոգամետոգենեզը կապված է միկրոսպորների միտոտիկ բաժանման հետ՝ տալով երկու բջիջների արական գամետոֆիտ՝ մեծ վեգետատիվ(սիֆոնոգեն) և մակերեսային գեներատիվ. Բաժանվելուց հետո արու գամետոֆիտը ծածկվում է խիտ թաղանթներով և ձևավորում փոշու հատիկ։ Որոշ դեպքերում, նույնիսկ ծաղկափոշու հասունացման գործընթացում, և երբեմն միայն մառախուղի խարան տեղափոխելուց հետո, գեներացնող բջիջը միտոտիկորեն բաժանվում է երկու անշարժ արական սեռական բջիջների ձևավորմամբ. սերմի. Փոշոտումից հետո վեգետատիվ բջիջից ձևավորվում է փոշու խողովակ, որի միջոցով սերմնահեղուկը ներթափանցում է պտղի ձվարան՝ բեղմնավորման համար։

Բույսերում կանանց սեռական բջիջների զարգացումը կոչվում է մեգագամետոգենեզ(հունարենից. մեգա- մեծ). Այն տեղի է ունենում մազի ձվարանների մեջ, որը նախորդում է մեգասպորոգենեզ, որի արդյունքում միջուկում ընկած մեգասպորի մայր բջջից առաջանում է չորս մեգասպոր՝ մեյոտիկ բաժանմամբ։ Մեգասպորներից մեկը միտոտիկորեն բաժանվում է երեք անգամ՝ առաջացնելով էգ գամետոֆիտ՝ սաղմնային պարկ՝ ութ միջուկներով։ Դուստր բջիջների ցիտոպլազմների հետագա մեկուսացման դեպքում ստացված բջիջներից մեկը դառնում է ձու, որի կողերին ընկած են այսպես կոչված սիներգիդները, սաղմի պարկի հակառակ ծայրում և կենտրոնում ձևավորվում են երեք հակապոդներ: , երկու հապլոիդ միջուկների միաձուլման արդյունքում առաջանում է դիպլոիդ կենտրոնական բջիջ։

Կենդանիների մեջ սեռական բջիջների զարգացումը.Կենդանիների մոտ առանձնանում են սեռական բջիջների ձևավորման երկու գործընթաց՝ սպերմատոգենեզ և օոգենեզ։

սպերմատոգենեզ(հունարենից. սպերմատոզոիդներ, սպերմատոզոիդներ- սերմ և Ծննդոց- ծագում, առաջացում) հասուն տղամարդու սեռական բջիջների՝ սպերմատոզոիդների ձևավորման գործընթացն է։ Մարդկանց մոտ այն առաջանում է ամորձիներում և բաժանվում է չորս շրջանի՝ վերարտադրություն, աճ, հասունացում և ձևավորում:

AT բազմացման շրջանսկզբնական սեռական բջիջները բաժանվում են միտոտիկ կերպով, ինչի արդյունքում ձևավորվում է դիպլոիդ սպերմատոգոնիա. AT աճի ժամանակաշրջանսպերմատոգոնիաները սննդանյութեր են կուտակում ցիտոպլազմայում, մեծանում են չափերով և վերածվում առաջնային սպերմատոցիտներ, կամ 1-ին կարգի սերմնաբջիջներ. Միայն դրանից հետո նրանք մտնում են մեյոզի ( հասունացման շրջանը), որն առաջին հերթին հանգեցնում է երկուսի երկրորդական սպերմատոցիտ, կամ 2-րդ կարգի սպերմատոցիտև այնուհետև՝ չորս հապլոիդ բջիջ՝ բավականին մեծ քանակությամբ ցիտոպլազմով. սպերմատիդներ. AT կազմավորման շրջանընրանք կորցնում են գրեթե ամբողջ ցիտոպլազմը և ձևավորում են դրոշակ՝ վերածվելով սպերմատոզոիդների։

սպերմատոզոիդներ, կամ ծամոններ, - շատ փոքր շարժական արական սեռական բջիջներ գլխով, պարանոցով և պոչով:

AT գլուխ, բացառությամբ միջուկի, է ակրոսոմ- Գոլջիի փոփոխված համալիր, որն ապահովում է ձվի թաղանթների տարրալուծումը բեղմնավորման ժամանակ։ AT պարանոցկան բջջի կենտրոնի ցենտրիոլներ և հիմք ձիու պոչձևավորում են միկրոխողովակներ, որոնք ուղղակիորեն աջակցում են սպերմատոզոիդների շարժմանը: Այն նաև պարունակում է միտոքոնդրիաներ, որոնք սերմնահեղուկին ապահովում են շարժման համար ATP էներգիայով:

Օվոգենեզ(հունարենից. ՄԱԿ- ձու և Ծննդոց- ծագում, առաջացում) հասուն կանանց սեռական բջիջների՝ ձվերի ձևավորման գործընթացն է։ Մարդկանց մոտ այն առաջանում է ձվարանների մեջ և բաղկացած է երեք շրջանից՝ վերարտադրություն, աճ և հասունացում: Վերարտադրության և աճի ժամանակաշրջանները, որոնք նման են սպերմատոգենեզի ժամանակաշրջաններին, տեղի են ունենում նույնիսկ ներարգանդային զարգացման ժամանակ: Միաժամանակ միտոզի արդյունքում առաջնային սեռական բջիջներից ձևավորվում են դիպլոիդ բջիջներ։ օոգոնիա, որոնք հետո վերածվում են դիպլոիդ առաջնային ձվաբջիջներ, կամ 1-ին կարգի ձվաբջիջներ. Մեյոզը և դրան հաջորդող ցիտոկինեզը տեղի են ունենում հասունացման շրջանը, բնութագրվում են մայր բջջի ցիտոպլազմայի անհավասար բաժանմամբ, այնպես որ արդյունքում սկզբում ստացվում է. երկրորդական ձվաբջիջ, կամ ձվաբջիջ 2-րդ կարգի, և առաջին բևեռային մարմինը, իսկ հետո երկրորդական ձվաբջիջից՝ ձուն, որը պահպանում է սննդանյութերի ողջ պաշարը, և երկրորդ բևեռային մարմինը, մինչդեռ առաջին բևեռային մարմինը բաժանված է երկուսի։ Բևեռային մարմինները վերացնում են ավելորդ գենետիկական նյութը:

Մարդկանց մոտ ձուն արտադրվում է 28-29 օր ընդմիջումով։ Ձվի հասունացման և ազատման հետ կապված ցիկլը կոչվում է դաշտանային ցիկլ:

Ձու- մեծ իգական սեռական բջիջ, որը կրում է ոչ միայն քրոմոսոմների հապլոիդ հավաքածու, այլև սաղմի հետագա զարգացման համար սննդանյութերի զգալի պաշար:

Կաթնասունների ձուն ծածկված է չորս թաղանթով, որոնք նվազեցնում են տարբեր գործոններով նրան վնասելու հավանականությունը։ Մարդկանց մոտ ձվի տրամագիծը հասնում է 150-200 միկրոն, մինչդեռ ջայլամի մոտ այն կարող է լինել մի քանի սանտիմետր։

Բջիջների բաժանումը հիմք է հանդիսանում օրգանիզմների աճի, զարգացման և վերարտադրության համար: Միտոզի և մեյոզի դերը

Եթե ​​միաբջիջ օրգանիզմներում բջիջների բաժանումը հանգեցնում է անհատների թվի ավելացման, այսինքն՝ վերարտադրության, ապա բազմաբջիջ օրգանիզմներում այս գործընթացը կարող է այլ նշանակություն ունենալ։ Այսպիսով, սաղմի բջիջների բաժանումը, սկսած զիգոտից, հանդիսանում է աճի և զարգացման փոխկապակցված գործընթացների կենսաբանական հիմքը։ Նմանատիպ փոփոխություններ մարդու մոտ նկատվում են դեռահասության տարիքում, երբ բջիջների թիվը ոչ միայն ավելանում է, այլեւ տեղի է ունենում օրգանիզմի որակական փոփոխություն։ Բազմաբջջային օրգանիզմների վերարտադրությունը հիմնված է նաև բջիջների բաժանման վրա, օրինակ՝ անսեռ վերարտադրության ժամանակ, այդ գործընթացի շնորհիվ օրգանիզմի մի մասից վերականգնվում է ամբողջ մարմինը, իսկ սեռական վերարտադրության ժամանակ գամետոգենեզի ժամանակ ձևավորվում են սեռական բջիջներ, որոնք հետագայում տալիս են. նոր օրգանիզմ. Հարկ է նշել, որ էուկարիոտային բջիջների բաժանման հիմնական մեթոդները՝ միտոզը և մեյոզը, տարբեր նշանակություն ունեն օրգանիզմների կյանքի ցիկլերում։

Միտոզի արդյունքում դուստր բջիջների միջև տեղի է ունենում ժառանգական նյութի միատեսակ բաշխում՝ մոր ճշգրիտ պատճենները։ Առանց միտոզի՝ մեկ բջջից՝ զիգոտից զարգացող բազմաբջիջ օրգանիզմների գոյությունն ու աճը անհնար կլիներ, քանի որ նման օրգանիզմների բոլոր բջիջները պետք է պարունակեն նույն գենետիկական տեղեկատվությունը։

Բաժանման գործընթացում դուստր բջիջները դառնում են ավելի ու ավելի բազմազան կառուցվածքով և գործառույթներով, ինչը կապված է միջբջջային փոխազդեցության շնորհիվ դրանցում գեների նոր խմբերի ակտիվացման հետ: Այսպիսով, միտոզը անհրաժեշտ է օրգանիզմի զարգացման համար։

Բջիջների բաժանման այս մեթոդն անհրաժեշտ է վնասված հյուսվածքների, ինչպես նաև օրգանների անսեռ վերարտադրության և վերականգնման (վերականգնման) գործընթացների համար։

Մեյոզն իր հերթին ապահովում է կարիոտիպի կայունությունը սեռական վերարտադրության ժամանակ, քանի որ այն կիսով չափ կրճատում է քրոմոսոմների հավաքածուն մինչև սեռական վերարտադրությունը, որն այնուհետև վերականգնվում է բեղմնավորման արդյունքում։ Բացի այդ, մեյոզը հանգեցնում է ծնողական գեների նոր համակցությունների առաջացմանը՝ դուստր բջիջներում քրոմոսոմների հատման և պատահական համակցության պատճառով: Դրա շնորհիվ սերունդը գենետիկորեն բազմազան է, ինչը նյութ է տալիս բնական ընտրության համար և հանդիսանում է էվոլյուցիայի նյութական հիմքը։ Քրոմոսոմների քանակի, ձևի և չափի փոփոխությունը մի կողմից կարող է հանգեցնել օրգանիզմի զարգացման տարբեր շեղումների առաջացման և նույնիսկ մահվան, իսկ մյուս կողմից՝ անհատների առաջացման։ ավելի հարմարեցված շրջակա միջավայրին:

Այսպիսով, բջիջը օրգանիզմների աճի, զարգացման և վերարտադրության միավոր է:

1 - ին հարց.
Բջիջը պարունակում է Դ.Ի.Մենդելեևի պարբերական համակարգի մոտ 80 քիմիական տարր։ Այս բոլոր տարրերը հանդիպում են նաև անշունչ բնության մեջ, որը ծառայում է որպես կենդանի և անշունչ բնության ընդհանրության ապացույցներից մեկը։ Այնուամենայնիվ, կենդանի օրգանիզմների քիմիական տարրերի հարաբերակցությունը տարբեր է, քան անշունչ բնության օբյեկտներում: Կենդանի օրգանիզմում տարրերի մեծ մասը գտնվում է քիմիական միացությունների տեսքով՝ ջրի մեջ լուծված նյութեր։ Միայն կենդանի օրգանիզմներն են պարունակում օրգանական նյութեր՝ սպիտակուցներ, ճարպեր, ածխաջրեր և նուկլեինաթթուներ։

Հարց 2.
Քիմիական բաղադրությունըբուսական և կենդանական բջիջները նման են. Բոլոր կենդանի օրգանիզմները կազմված են միևնույն տարրերից՝ անօրգանական և օրգանական միացություններից։ Սակայն տարբեր բջիջներում տարբեր տարրերի պարունակությունը տարբեր է: Բջիջների յուրաքանչյուր տեսակ պարունակում է որոշակի օրգանական մոլեկուլների տարբեր քանակություն: Բուսական բջիջներում գերակշռում են բարդ ածխաջրերը (մանրաթել, օսլա), կենդանիների մոտ ավելի շատ են սպիտակուցներն ու ճարպերը։ Օրգանական նյութերի խմբերից յուրաքանչյուրը (սպիտակուցներ, ածխաջրեր, ճարպեր, նուկլեինաթթուներ) ցանկացած տեսակի բջիջում կատարում է իր գործառույթները (նուկլեինաթթուների պահպանում և ժառանգական տեղեկատվության փոխանցում, ածխաջրեր՝ էներգիա և այլն):

Հարց 3.
Բջջում հայտնաբերվել են Մենդելեեւի պարբերական համակարգի բազմաթիվ տարրեր։ Դրանցից 27-ի գործառույթները սահմանված են։ Առավել տարածված են ածխածինը, ջրածինը, ազոտը, թթվածինը, ֆոսֆորը և ծծումբը: Նրանք կազմում են բջիջների ընդհանուր զանգվածի 99%-ը։
Բջիջները կազմող քիմիական տարրերը բաժանվում են երեք խմբի. մակրոէլեմենտներ, հետք տարրեր, ուլտրամիկրոէլեմենտներ.
1. Մակրոէլեմենտներ C, H, N, Ca, K, Mg, Na, Fe, S, P, C1: Այս տարրերը կազմում են բջիջների ընդհանուր զանգվածի ավելի քան 99%-ը: Նրանցից ոմանք բարձր կենտրոնացվածություն ունեն: Թթվածինը կազմում է 65-75%; ածխածին - 15-18%; ազոտ - 1,5-3%:
2. հետք տարրեր Cu, B, Co, Mo, Mn, Ni, Br, I և այլն: Նրանց մասնաբաժինը խցում ընդհանուր առմամբ կազմում է ավելի քան 0,1%; յուրաքանչյուրի կոնցենտրացիան չի գերազանցում 0,001%-ը: Սրանք մետաղական իոններ են, որոնք մտնում են կենսաբանական ակտիվ նյութերի (հորմոններ, ֆերմենտներ և այլն): Օրինակ՝ կոբալտը BO, C, H, N, Ca, K, Mg, Na, Fe 12 վիտամինների մի մասն է, որը մասնակցում է արյունաստեղծմանը, իսկ ֆտորը՝ ատամի էմալի բջիջներում:
3. Ուլտրամիկրոէլեմենտներուրան, ոսկի, բերիլիում, սնդիկ, ցեզիում, սելեն և այլն: Դրանց կոնցենտրացիան չի գերազանցում 0,000001%-ը։ Նրանցից շատերի ֆիզիոլոգիական դերը հաստատված չէ։

Հարց 4.
Օրգանական միացությունները կազմում են կենդանի օրգանիզմի բջջի զանգվածի միջինը 10%-ը։ Դրանք ներառում են կենսաբանական պոլիմերներ՝ սպիտակուցներ, նուկլեինաթթուներ և ածխաջրեր, ինչպես նաև ճարպեր և մի շարք փոքր մոլեկուլներ.

Հարց 5.
Սկյուռիկներ- բարձր մոլեկուլային պոլիմերային օրգանական նյութեր, որոնք որոշում են բջջի և ամբողջ օրգանիզմի կառուցվածքն ու կենսագործունեությունը. Սպիտակուցները կազմում են բջիջների ընդհանուր զանգվածի 10-18%-ը։
Սպիտակուցները կատարում են հետևյալ գործառույթները.
ֆերմենտային (օրինակ, ամիլազ, քայքայում է ածխաջրերը);
կառուցվածքային (օրինակ, դրանք բջջային մեմբրանների մի մասն են);
ընկալիչ (օրինակ, ռոդոպսին, նպաստում է ավելի լավ տեսողության);
տրանսպորտ (օրինակ՝ հեմոգլոբին, կրում է թթվածին կամ ածխաթթու գազ);
պաշտպանիչ (օրինակ, իմունոգոլոբուլիններ, ներգրավված են իմունիտետի ձևավորման մեջ);
շարժիչ (օրինակ, ակտին, միոզին, ներգրավված են մկանային մանրաթելերի կծկման մեջ);
հորմոնալ (օրինակ, ինսուլին, գլյուկոզան վերածում է գլիկոգենի);
էներգիա (1 գ սպիտակուցը բաժանելիս ազատվում է 4,2 կկալ էներգիա)։

Հարց 6.
Ածխաջրերը խաղում են բջջի էներգիայի հիմնական աղբյուրի դերը։ 1 գ ածխաջրերի օքսիդացման գործընթացում անջատվում է 17,6 կՋ էներգիա։ Բույսերում օսլան, իսկ կենդանիների մոտ՝ գլիկոգենը, նստելով բջիջներում, ծառայում է որպես էներգիայի պաշար։ Կենդանի օրգանիզմները կարող են ածխաջրեր պահել օսլայի (բույսերում) և գլիկոգենի (կենդանիների և սնկերի մեջ) տեսքով։ Կարտոֆիլի պալարներում օսլան կարող է կազմել զանգվածի մինչև 80%-ը, իսկ կենդանիները հատկապես շատ ածխաջրեր ունեն լյարդի բջիջներում և մկաններում՝ մինչև 5%:
Ածխաջրերը կատարում են նաև այլ գործառույթներ, ինչպիսիք են աջակցությունը և պաշտպանությունը: Օրինակ, ցելյուլոզը ձեւավորում է բույսերի բջիջների պատերը՝ բարդ պոլիսախարիդ քիտին- հոդվածոտանիների արտաքին կմախքի հիմնական կառուցվածքային բաղադրիչը. Սնկերի մեջ քիտինը նաև կառուցողական ֆունկցիա է կատարում։ Դրանք առկա են ԴՆԹ-ում, ՌՆԹ-ում և ATP-ում՝ դեզօքսիրիբոզի և ռիբոզայի տեսքով։

Հարց 7.
Ճարպերը մարմնում կատարում են մի շարք գործառույթներ.
կառուցվածքային (մասնակցել մեմբրանի կառուցմանը);
էներգիա (երբ մարմինը քայքայում է 1 գ ճարպը, ազատվում է 9,2 կկալ էներգիա՝ 2,5 անգամ ավելի, քան նույն քանակությամբ ածխաջրերի քայքայումը);
պաշտպանիչ (ջերմության կորստից, մեխանիկական վնասվածքներից);
ճարպը էնդոգեն ջրի աղբյուր է (երբ 10 գ ճարպը օքսիդանում է, ազատվում է 11 գ ջուր): Սա շատ կարևոր է ձմեռային կենդանիների համար՝ աղացած սկյուռիկներին, մարմոտներին. իրենց ենթամաշկային ճարպային պաշարների պատճառով նրանք այս պահին չեն կարող խմել մինչև երկու ամիս: Անապատի հատումների ժամանակ ուղտերը մինչև երկու շաբաթ առանց խմելու են՝ մարմնի համար անհրաժեշտ ջուրը հանում են իրենց կուզերից՝ ճարպի անոթներից:
նյութափոխանակության կարգավորումը (օրինակ՝ ստերոիդ հորմոններ՝ կորտիկոստերոն և այլն)։

Հարց 8.
Կենդանի օրգանիզմների մեջ ամենատարածված անօրգանական միացությունը ջուրն է։ Տարբեր տեսակների բջիջներում դրա պարունակությունը շատ տարբեր է. ատամի էմալի բջիջներում ջուրը կազմում է մոտ 10%, իսկ բազմացող սաղմի բջիջներում՝ ավելի քան 90%: Մեդուզայի մարմնում ջուրը կազմում է մինչև 98%: Սակայն միջինում բազմաբջիջ օրգանիզմում ջուրը կազմում է մարմնի քաշի մոտ 80%-ը։ Նրա հիմնական գործառույթները հետևյալն են.
1. Ունիվերսալ լուծիչ:
2. Միջավայրը, որտեղ տեղի են ունենում կենսաքիմիական ռեակցիաներ.
3. Որոշում է բջջի ֆիզիոլոգիական հատկությունները (նրա առաձգականությունը, ծավալը):
4. Մասնակցում է քիմիական ռեակցիաներին:
5. Պահպանում է բջջի և ամբողջ օրգանիզմի ջերմային հավասարակշռությունը՝ շնորհիվ իր բարձր ջերմունակության և ջերմահաղորդականության։
6. Նյութերի փոխադրման հիմնական միջոցը.

Հարց 9.
Ածխաջրերը ներառում են հետևյալ բնական օրգանական միացությունները՝ գլյուկոզա, ֆրուկտոզա, սախարոզա, մալթոզա, կաթնաշաքար, ռիբոզա, դեզօքսիրիբոզա, խիտին, օսլա, գլիկոգեն և ցելյուլոզա։

Հարց 10.
Նուկլեինաթթուների արժեքը շատ բարձր է։ Դրանց քիմիական կառուցվածքի առանձնահատկությունները հնարավորություն են տալիս յուրաքանչյուր բջջում սինթեզվող սպիտակուցի մոլեկուլների կառուցվածքի մասին տեղեկատվությունը պահելու, ցիտոպլազմա փոխանցելու և դուստր բջիջներին ժառանգելու հնարավորություն։ Դրանք քրոմոսոմների մի մասն են՝ հատուկ կառուցվածքներ, որոնք տեղակայված են բջջի միջուկում: Նուկլեինաթթուները հայտնաբերված են նաև ցիտոպլազմայում և նրա օրգանելներում։

Հարց 11.
Սիլիցիումը, ալյումինը, թթվածինը և նատրիումը ամենատարածվածն են երկրակեղևում (մոտ 90%)։ Կենդանի օրգանիզմներում զանգվածի մոտ 98%-ը բաղկացած է չորս տարրից՝ ջրածնից, թթվածինից, ածխածնից և ազոտից։ Այս տարբերությունը պայմանավորված է թվարկված տարրերի քիմիական հատկությունների առանձնահատկություններով, ինչի արդյունքում պարզվել է, որ դրանք ամենահարմարն են կենսաբանական ֆունկցիաներ կատարող մոլեկուլների առաջացման համար։ Ջրածինը, թթվածինը, ածխածինը և ազոտը կարող են ամուր քիմիական կապեր ձևավորել, ինչը հանգեցնում է քիմիական միացությունների լայն տեսականի: Կենդանի օրգանիզմների կազմը ներառում է օրգանական նյութեր (սպիտակուցներ, ճարպեր, ածխաջրեր, նուկլեինաթթուներ) և անօրգանական նյութեր (ջուր, հանքային աղեր)։