"خلية الجسم" - متوسط حجم الخلايا بدائية النواة هو 5 ميكرون. تؤدي الغزوات المماثلة (الميزوسومات) في الخلايا عديمة اللون وظائف الميثوكوندريا. 2 التحديد المعلومات الجينيةالمساهمة في بقاء وتكاثر ناقلاتها. عمل على علم الأحياء 9 فئة ب. فريق العمل: Kobets V. و Dedova A. و Fokina A. و Nechaev S. و Tsvetkov V. و Datskevich Yu.
"خلية في الجسم" - خلية بدائية النواة (بدائيات النوى) خلية حقيقية النواة (حقيقيات النوى). في المجاهر الأولى يمكن للمرء أن يرى الهيكل الخارجيالخلايا. ما هو اسم العلم الذي يدرس الخلية؟ ما هي مكونات الخلية؟ أسئلة الاختبار. أنسجة الجسم. الكائنات الحية وحيدة الخلية. الخلية النباتية.
"الخلايا" - البلاستيدات الملونة - البلاستيدات الصفراء والحمراء والبنية. هيكل القشرة: الوظائف - يعطي اللون للخلية ، التمثيل الضوئي. الوظيفة - التخليق الحيوي للبروتين. خلية. الميتوكوندريا. البلاستيدات. الخلية هيكلية و وحدة وظيفيةكل الكائنات الحية. توحيد المعرفة. الأجزاء الرئيسية للخلية. وظائف لون حجم الشكل.
"المواد العضوية للخلية" - تعزيز المعرفة المكتسبة. قائمة بوظائف البروتينات. تتكون الكربوهيدرات من ذرات الكربون وجزيئات الماء. الدمج. المركبات العضوية للخلية: البروتينات والدهون والكربوهيدرات. ما هي وظائف الكربوهيدرات والدهون؟ تقديم استنتاج. RNA: i-RNA ، t-RNA ، r-RNA. المواد العضوية التي تتكون منها الخلية.
"الانقسام الاختزالي" - تسمى الخلية الأولية ، التي تتكون منها البويضة الناضجة لاحقًا ، بالبويضات من الدرجة الأولى. يؤدي التقسيم الثاني للانقسام الاختزالي إلى تكوين خلايا منوية أحادية العدد من الدرجة الثانية. نتيجة للانقسام الاختزالي ، يتم تشكيل أربع خلايا أحادية الصيغة الصبغية من خلية ثنائية الصبغيات. القسم الثاني من الانقسام الاختزالي.
"انقسام خلايا الانقسام الاختزالي" - القسم الأول من الانقسام الاختزالي (I) يسمى الاختزال. تم إعداد العرض من قبل أستاذ مشارك في IMOYAC TPU، MD. بروفالوفوي ن. الطور البيني. الاقتران - اتصال الكروموسومات المتجانسة. خلايا الابنة لها مجموعة أحادية العددالكروموسومات. الطور الثاني. الانقسام الاختزالي. هناك الاقتران والعبور. يتكون الغشاء السيتوبلازمي.
في المجموع ، هناك 14 عرضًا تقديميًا في الموضوع
الخصائص المقارنة للخلايا حقيقية النواة - قسم علم الأحياء ، في الهيكل ، تتشابه الخلايا حقيقية النواة المختلفة ، ولكن إلى جانب التشابه مع ...
نهاية العمل -
هذا الموضوع ينتمي إلى:
الخلية كنظام بيولوجي
في الموقع ، اقرأ: الخلية كنظام بيولوجي.
اذا احتجت مواد اضافيةحول هذا الموضوع ، أو لم تجد ما كنت تبحث عنه ، نوصي باستخدام البحث في قاعدة بيانات الأعمال لدينا:
ماذا سنفعل بالمواد المستلمة:
إذا كانت هذه المادة مفيدة لك ، فيمكنك حفظها في صفحتك على الشبكات الاجتماعية:
| سقسقة |
جميع المواضيع في هذا القسم:
الخلية كنظام بيولوجي
1. أساسيات علم الخلايا المفاهيم الأساسية: نظرية الخلية ، علم الخلايا ، الخلية - وحدة بنية ، حياة ، نمو وتطور الجسم ، إلى
المواد غير العضوية للخلية
الماء هو أحد المكونات الأساسية للخلية الحية ، حيث يمثل متوسط 70-80٪ من كتلة الخلية. في الخلية ، يكون الماء في صورة حرة (95٪) ومربوطة (5٪). إلى جانب كونه مدخل
احماض نووية. ATP
الأحماض النووية (من النواة اللاتينية - النواة) - الأحماض المكتشفة لأول مرة في دراسة نوى الكريات البيض ؛ تم اكتشافه في عام 1868 بواسطة I.F. ميشير ، عالم الكيمياء الحيوية السويسري. البيولوجية
فيتامينات. المحفزات البيولوجية
الفيتامينات (من لات. فيتا - الحياة) - المركبات العضوية الحيوية ، والتي يرمز لها بأحرف الأبجدية اللاتينية. يميز الفيتامينات التي تذوب في الدهون(A ، D ، E ، K) وقابل للذوبان في الماء (B ، C ، PP ، إلخ.
هيكل الخلية حقيقية النواة
تتكون الخلية حقيقية النواة من ثلاثة مكونات رئيسية: غشاء الخلية (غشاء بلازما ، غشاء البلازما) ، السيتوبلازم ، والنواة. السيتوبلازم هو شبه سائل داخلي
هيكل ووظائف عضيات الخلية أحادية الغشاء
عضيات الخلية السمات الهيكلية الوظائف الشبكة الإندوبلازمية (ER): - ER الخام (الحبيبية
هيكل ووظائف عضيات الخلية ثنائية الغشاء
عضيات الخلية السمات الهيكلية الوظائف الميتوكوندريا طبقتان من الغشاء: الخارجي والداخلي لهما تعبير
هيكل ووظائف عضيات الخلية غير الغشائية
عضيات الخلية السمات الهيكلية الوظائف الريبوسومات عضية مستديرة تتكون من وحدتين فرعيتين
الخصائص المقارنة للخلايا بدائية النواة وحقيقية النواة
تمتلك الخلايا بدائية النواة ، والتي تشمل البكتيريا ، بنية بسيطة نسبيًا. يكون السيتوبلازم لخلية بدائية النواة أكثر فقرًا في التركيب مقارنة بالخلية حقيقية النواة.
وفقًا لبنيتها ، يمكن تقسيم خلايا جميع الكائنات الحية إلى قسمين كبيرين: الكائنات غير النووية والكائنات النووية.
من أجل مقارنة بنية الخلية النباتية والحيوانية ، يجب أن يقال أن كلا الهيكلين ينتميان إلى مملكة فوق حقيقيات النوى ، مما يعني أنهما يحتويان على غشاء غشائي ، ونواة مكونة شكليًا ، وعضيات لأغراض مختلفة .
في تواصل مع
زملاء الصف
| الخضروات | حيوان | |
| طريقة التغذية | ذاتي التغذية | عضوية التغذية |
| جدار الخلية | يقع في الخارج ويمثله غلاف السليلوز. لا يغير شكله | يطلق عليه glycocalyx - طبقة رقيقة من خلايا البروتين والكربوهيدرات. يمكن للهيكل تغيير شكله. |
| مركز الخلية | رقم. قد تحدث فقط في النباتات السفلية | هنالك |
| قسم | يتم تشكيل قسم بين الهياكل الفرعية | يتم تشكيل انقباض بين الهياكل الفرعية |
| احتفظ بالكربوهيدرات | نشاء | الجليكوجين |
| البلاستيدات | البلاستيدات الخضراء ، الكروموبلاستيدات ، الكريات البيض. تختلف عن بعضها البعض حسب اللون | لا |
| فجوات | تجاويف كبيرة مملوءة بعصارة الخلايا. يحتوي عدد كبير من العناصر الغذائية. توفير ضغط الامتلاء. يوجد عدد قليل منهم نسبيًا في القفص. | العديد من الجهاز الهضمي الصغير ، في بعض - مقلص. يختلف الهيكل عن فجوات النبات. |
السمات الهيكلية للخلية النباتية:
السمات الهيكلية لخلية حيوانية:
مقارنة موجزة بين الخلايا النباتية والحيوانية
ما يلي من هذا
- يشير التشابه الأساسي في سمات التركيب والتركيب الجزيئي للخلايا النباتية والحيوانية إلى العلاقة ووحدة أصلها ، على الأرجح من الكائنات المائية أحادية الخلية.
- كلا النوعين يحتويان على العديد من العناصر. الجدول الدوري، والتي توجد بشكل أساسي في شكل مركبات معقدة ذات طبيعة عضوية وغير عضوية.
- ومع ذلك ، فإن الشيء المختلف هو أنه في عملية التطور ، تباعد هذان النوعان من الخلايا عن بعضهما البعض ، وذلك بسبب من مختلف الآثار السلبية بيئة خارجيةلديهم بالتأكيد طرق مختلفةالحماية وأيضًا طرق تغذية مختلفة عن بعضها البعض.
- تختلف الخلية النباتية بشكل أساسي عن الخلية الحيوانية بقشرة قوية تتكون من السليلوز. عضيات خاصة - البلاستيدات الخضراء مع جزيئات الكلوروفيل في تكوينها ، والتي نقوم من خلالها بعملية التمثيل الضوئي ؛ وحويصلات متطورة بشكل جيد مع إمداد بالمغذيات.
جدار الخلية: حقيقيات النوى تأكل في النباتات والفطريات. غائب في الحيوانات في الحيوانات. يتكون من السليلوز (في النباتات) أو الكيتين (في الفطريات) بدائيات النوى: نعم. يتكون من جزيئات بروتين بوليمرية كربوهيدراتية
الغشاء الخلوي (البلازما) حقيقيات النوى هناك بدائيات النوى.
النواة: في حقيقيات النوى ، توجد محاطة بغشاء ، في بدائيات النوى ، منطقة نووية ، منطقة نواة. الغشاء النوويرقم
الموالية وحقيقيات النوى لها السيتوبلازم
الكروموسومات حقيقيات النوى: الخطية ، تحتوي على البروتين. يحدث النسخ في النواة ، الترجمة في السيتوبلازم بدائيات النوى ، دائرية ، والسيتوبلازم. عمليا لا يحتوي على بروتين. يحدث النسخ والترجمة في السيتوبلازم
الشبكة الإندوبلازمية (EPS) في حقيقيات النوى نعم. في بدائيات النوى لا
حقيقيات النوى لها ريبوسومات. بدائيات النوى لها ريبوسومات ، لكنها أصغر
مجمع جولجي. في حقيقيات النوى بدائيات النوى لا
حقيقيات النوى لها ليسوسومات بدائيات النوى ليس لها أي شيء
حقيقيات النوى لها ميتوكوندريا
حقيقيات النوى بها فجوات ، ومعظم الخلايا بها فجوات ، أما بدائيات النوى فليس لها فجوات
حقيقيات النوى لها أهداب وسوط ، وجميع الكائنات الحية باستثناء النباتات العليا لها أهداب بدائيات النوى لديها بعض البكتيريا
البلاستيدات الخضراء في حقيقيات النوى زرع الخلايا.. في بدائيات النوى. يحدث التمثيل الضوئي للأخضر والأرجواني في البكتيريا الكلورية (أصباغ)
الأنابيب الدقيقة ، الخيوط الدقيقة في حقيقيات النوى متوفر في بدائيات النوى رقم
10 التركيب الكيميائي للخلية
تم العثور على حوالي 60 عنصرًا من النظام الدوري لمندليف في الخلايا ، والتي توجد أيضًا في الطبيعة الجامدة. هذا هو أحد الأدلة على القواسم المشتركة بين الطبيعة الحية وغير الحية. الهيدروجين والأكسجين والكربون والنيتروجين هي الأكثر شيوعًا في الكائنات الحية ، والتي تشكل حوالي 98٪ من كتلة الخلايا. هذا يرجع إلى الخصائص الخواص الكيميائيةالهيدروجين والأكسجين والكربون والنيتروجين ، ونتيجة لذلك تبين أنها الأكثر ملاءمة لتكوين الجزيئات التي تؤدي وظائف بيولوجية. هذه العناصر الأربعة قادرة على تكوين روابط تساهمية قوية جدًا من خلال اقتران الإلكترونات التي تنتمي إلى ذرتين. يمكن أن تشكل ذرات الكربون المرتبطة تساهميًا العمود الفقري لعدد لا يحصى من الجزيئات العضوية المختلفة. نظرًا لأن ذرات الكربون تشكل بسهولة روابط تساهمية مع الأكسجين والهيدروجين والنيتروجين وكذلك مع الكبريت ، فإن الجزيئات العضوية تحقق تعقيدًا استثنائيًا وتنوعًا في البنية.
بالإضافة إلى العناصر الأربعة الرئيسية في الخلية بكميات ملحوظة (10 سو 100 سنسبة مئوية) تحتوي على الحديد والبوتاسيوم والصوديوم والكالسيوم والمغنيسيوم والكلور والفوسفور والكبريت. تم العثور على جميع العناصر الأخرى (الزنك والنحاس واليود والفلور والكوبالت والمنغنيز ، وما إلى ذلك) في الخلية بكميات صغيرة جدًا ومن ثم تسمى العناصر الدقيقة.
العناصر الكيميائية هي جزء من المركبات العضوية وغير العضوية. تشمل المركبات غير العضوية الماء ، املاح معدنيةوثاني أكسيد الكربون والأحماض والقواعد. المركبات العضوية هي البروتينات والأحماض النووية والكربوهيدرات والدهون (الدهون) والدهون. بالإضافة إلى الأكسجين والهيدروجين والكربون والنيتروجين ، يمكن تضمين عناصر أخرى في تكوينها. تحتوي بعض البروتينات على الكبريت. جزء لا يتجزأالحمض النووي هو الفوسفور. يحتوي جزيء الهيموغلوبين على الحديد ، ويشارك المغنيسيوم في بناء جزيء الكلوروفيل. العناصر النزرة ، على الرغم من للغاية محتوى منخفضفي الكائنات الحية دورا هامافي عمليات الحياة. اليود هو جزء من هرمون الغدة الدرقية - هرمون الغدة الدرقية ، والكوبالت - جزء من فيتامين ب 12 . يحتوي هرمون الجزء المعزول من البنكرياس - الأنسولين - على الزنك. في بعض الأسماك ، يحتل النحاس مكان الحديد في جزيئات الأصباغ الحاملة للأكسجين.
11 ، لا المواد العضوية
ح 2 O هو المركب الأكثر شيوعًا في الكائنات الحية. يختلف محتواه في الخلايا المختلفة ضمن نطاق واسع إلى حد ما: من 10٪ في مينا الأسنان إلى 98٪ في جسم قنديل البحر ، ولكنه في المتوسط يمثل حوالي 80٪ من وزن الجسم. يرجع الدور المهم للغاية للمياه في ضمان عمليات الحياة إلى الخصائص الفيزيائية والكيميائية. إن قطبية الجزيئات والقدرة على تكوين روابط هيدروجينية تجعل الماء مذيبًا جيدًا كمية ضخمةمواد. لا يمكن أن تحدث معظم التفاعلات الكيميائية التي تحدث في الخلية إلا في الداخل محلول مائي. يشارك الماء أيضًا في العديد من التحولات الكيميائية.
يختلف العدد الإجمالي للروابط الهيدروجينية بين جزيئات الماء اعتمادًا على t °. في t ° يؤدي ذوبان الجليد إلى تدمير ما يقرب من 15٪ من الروابط الهيدروجينية عند درجة حرارة تبلغ 40 درجة مئوية - نصف. عند الانتقال إلى الحالة الغازية ، يتم تدمير جميع الروابط الهيدروجينية. هذا يفسر السعة الحرارية العالية للماء. عندما تتغير درجة حرارة البيئة الخارجية ، يمتص الماء أو يطلق الحرارة بسبب التمزق أو التكوين الجديد للروابط الهيدروجينية. وبهذه الطريقة ، تصبح التقلبات في t ° داخل الخلية أصغر مما هي عليه في البيئة. الحرارة العالية للتبخر هي الأساس آلية فعالةنقل الحرارة في النباتات والحيوانات.
يشارك الماء كمذيب في ظاهرة التناضح والتي تلعب دورًا مهمًا في النشاط الحيوي لخلايا الجسم. يشير التناضح إلى تغلغل جزيئات المذيب من خلال غشاء شبه منفذ إلى محلول مادة ما. الأغشية شبه المنفذة عبارة عن أغشية تسمح لجزيئات المذيب بالمرور ، ولكنها لا تمر جزيئات (أو أيونات) المذاب. لذلك ، فإن التناضح هو انتشار أحادي الاتجاه لجزيئات الماء في اتجاه المحلول.
املاح معدنية.
معظم المواد غير العضوية في الخلايايكون في شكل أملاح في حالة مفككة أو صلبة. تركيز الكاتيونات والأنيونات في الخلية وفي بيئتها ليس هو نفسه. تحتوي الخلية على الكثير من K والكثير من Na. في البيئة خارج الخلية ، على سبيل المثال ، في بلازما الدم ، في مياه البحر ، على العكس من ذلك ، هناك الكثير من الصوديوم وقليل من البوتاسيوم. تهيج الخلية يعتمد على نسبة تركيزات أيونات Na + ، K + ، Ca2 + ، Mg2 +. في أنسجة الحيوانات متعددة الخلايا ، K هو جزء من مادة متعددة الخلايا تضمن تماسك الخلايا وترتيبها المنظم. يعتمد الضغط الاسموزي في الخلية وخصائصها العازلة إلى حد كبير على تركيز الأملاح. التخزين المؤقت هو قدرة الخلية على الحفاظ على تفاعل قلوي قليلًا لمحتوياتها عند مستوى ثابت. يتم توفير التخزين المؤقت داخل الخلية بشكل أساسي بواسطة H2PO4 و HPO42- أيونات. في السوائل خارج الخلية وفي الدم ، يلعب H2CO3 و HCO3 دور المخزن المؤقت. ترتبط الأنيونات بأيونات H وأيونات الهيدروكسيد (OH-) ، والتي بسببها لا يتغير التفاعل داخل خلية السوائل خارج الخلية عمليًا. توفر الأملاح المعدنية غير القابلة للذوبان (مثل فوسفات الكالسيوم) القوة أنسجة العظامالفقاريات وأصداف الرخويات.
12. المواد العضوية للخلية
السناجب.
من بين المواد العضوية للخلية ، تأتي البروتينات في المقام الأول من حيث الكمية (10-12٪ من إجمالي كتلة الخلية) ومن حيث القيمة. البروتينات هي بوليمرات عالية الوزن الجزيئي الوزن الجزيئي الغراميمن 6000 إلى 1 مليون وما فوق) ، ومونومراتها عبارة عن أحماض أمينية. تستخدم الكائنات الحية 20 من الأحماض الأمينية ، على الرغم من وجود الكثير منها. يحتوي كل حمض أميني على مجموعة أمينية (-NH2) ، والتي لها خصائص أساسية ، ومجموعة الكربوكسيل (COOH) ، والتي لها خصائص حمضية. يتم دمج اثنين من الأحماض الأمينية في جزيء واحد عن طريق إنشاء رابطة HN-CO مع إطلاق جزيء الماء. تسمى الرابطة بين المجموعة الأمينية لأحد الأحماض الأمينية ومجموعة الكربوكسيل الأخرى رابطة الببتيد. البروتينات هي عديد ببتيدات تحتوي على عشرات أو مئات من الأحماض الأمينية. تختلف جزيئات البروتينات المختلفة عن بعضها البعض في الوزن الجزيئي والعدد وتكوين الأحماض الأمينية وتسلسلها في سلسلة البولي ببتيد. من الواضح ، إذن ، أن البروتينات ذات تنوع كبير ، ويقدر عددها في جميع أنواع الكائنات الحية بـ 1010-1012.
تسمى سلسلة من وحدات الأحماض الأمينية المتصلة بواسطة روابط الببتيد التساهمية في تسلسل معين البنية الأساسية للبروتين. تحتوي البروتينات في الخلايا على شكل ألياف أو كرات ملتوية حلزونيًا (كريات). يفسر ذلك حقيقة أنه في البروتين الطبيعي يتم طي سلسلة البولي ببتيد بطريقة محددة بدقة ، اعتمادًا على التركيب الكيميائي للأحماض الأمينية المكونة لها.
أولاً ، تلتف سلسلة البولي ببتيد في شكل حلزون. ينشأ الجذب بين ذرات المنعطفات المجاورة وتتشكل روابط الهيدروجين ، على وجه الخصوص ، بين مجموعات NH و CO الموجودة على المنعطفات المجاورة. تشكل سلسلة من الأحماض الأمينية ، الملتوية على شكل حلزوني ، البنية الثانوية للبروتين. نتيجة لمزيد من طي اللولب ، ينشأ تكوين خاص بكل بروتين يسمى الهيكل الثالث. ترجع البنية الثلاثية إلى تأثير قوى الالتصاق بين الجذور الكارهة للماء الموجودة في بعض الأحماض الأمينية والروابط التساهمية بين مجموعات SH من الأحماض الأمينية السيستين (روابط S-S). عدد الجذور الكارهة للماء والسيستين ، وكذلك ترتيب ترتيبها في سلسلة البولي ببتيد ، محدد لكل بروتين. وبالتالي ، يتم تحديد خصائص البنية الثلاثية للبروتين من خلال هيكلها الأساسي. يعرض البروتين نشاطًا بيولوجيًا فقط في شكل بنية ثلاثية. لذلك ، فإن استبدال حتى حمض أميني واحد في سلسلة البولي ببتيد يمكن أن يؤدي إلى تغيير في تكوين البروتين وإلى انخفاض أو فقدان نشاطه البيولوجي.
في بعض الحالات ، تتحد جزيئات البروتين مع بعضها البعض ويمكن أن تؤدي وظيفتها فقط في شكل مجمعات. لذا ، فإن الهيموجلوبين مركب من أربعة جزيئات وفقط في هذا الشكل يكون قادرًا على ربط ونقل الأكسجين ، وتمثل هذه الركام البنية الرباعية للبروتين.
وفقًا لتكوينها ، تنقسم البروتينات إلى فئتين رئيسيتين - بسيطة ومعقدة. تتكون البروتينات البسيطة فقط من الأحماض الأمينية والأحماض النووية (النيوكليوتيدات) والدهون (البروتينات الدهنية) وأنا (البروتينات المعدنية) و P (البروتينات الفوسفورية).
وظائف البروتينات في الخلية متنوعة للغاية. واحدة من أهمها هي وظيفة البناء: تشارك البروتينات في تكوين جميع أغشية الخلايا وعضيات الخلية ، وكذلك الهياكل داخل الخلايا. من الأهمية بمكان الدور الإنزيمي (التحفيزي) للبروتينات. تسارع الإنزيمات تفاعلات كيميائيةيتدفق في الخلية ، 10 و 100 من ملايين المرات. وظيفة المحركيتم توفيره بواسطة بروتينات مقلصة خاصة. تشارك هذه البروتينات في جميع أنواع الحركات التي تستطيع الخلايا والكائنات الحية القيام بها: وميض الأهداب وضرب الأسواط في البروتوزوا ، وتقلص العضلات في الحيوانات ، وحركة الأوراق في النباتات ، وما إلى ذلك. وتتمثل وظيفة نقل البروتينات في الارتباط العناصر الكيميائية(على سبيل المثال ، يعلق الهيموجلوبين O) أو بيولوجيًا المواد الفعالة(الهرمونات) ونقلها إلى أنسجة وأعضاء الجسم. يتم التعبير عن وظيفة الحماية في شكل إنتاج بروتينات خاصة ، تسمى الأجسام المضادة ، استجابة لاختراق البروتينات أو الخلايا الأجنبية في الجسم. تربط الأجسام المضادة المواد الغريبة وتحييدها. تلعب البروتينات دورًا مهمًا كمصادر للطاقة. مع تقسيم كامل من 1 جرام. يتم تحرير البروتينات 17.6 كيلو جول (~ 4.2 كيلو كالوري).
الكربوهيدرات.
الكربوهيدرات أو السكريات مركبات عضوية الصيغة العامة(CH2O) ن. تحتوي معظم الكربوهيدرات على ضعف عدد ذرات الهيدروجين رقم أكثريا ذرات ، كما في جزيئات الماء. لذلك ، كانت تسمى هذه المواد الكربوهيدرات.
في الخلية الحية ، توجد الكربوهيدرات بكميات لا تتجاوز 1-2 ، وأحيانًا 5٪ (في الكبد والعضلات). الخلايا النباتية هي الأغنى بالكربوهيدرات ، حيث يصل محتواها في بعض الحالات إلى 90٪ من كتلة المادة الجافة (البذور ، درنات البطاطس ، إلخ).
الكربوهيدرات بسيطة ومعقدة. الكربوهيدرات البسيطةتسمى السكريات الأحادية. اعتمادًا على عدد ذرات الكربوهيدرات في الجزيء ، تسمى السكريات الأحادية التثليث ، أو الرباعي ، أو الخماسي ، أو السداسي. من بين السكريات الأحادية الكربونية الستة ، تعتبر السداسيات والجلوكوز والفركتوز والجلاكتوز هي الأكثر أهمية. الجلوكوز موجود في الدم (0.1-0.12٪). البنتوز ريبوز وديوكسيريبوز جزء من الأحماض النووية و ATP. إذا تم الجمع بين اثنين من السكريات الأحادية في جزيء واحد ، فإن هذا المركب يسمى ثنائي السكاريد. يتكون السكر الغذائي ، الذي يتم الحصول عليه من قصب السكر أو بنجر السكر ، من جزيء واحد من الجلوكوز وجزيء واحد من الفركتوز وسكر الحليب - من الجلوكوز والجلاكتوز.
الكربوهيدرات المعقدة تتكون من العديد من السكريات الأحادية تسمى السكريات. مونومر السكريات مثل النشا ، الجليكوجين ، السليلوز هو الجلوكوز.
تؤدي الكربوهيدرات وظيفتين رئيسيتين: البناء والطاقة. يشكل السليلوز جدران الخلايا النباتية. الكيتين متعدد السكاريد المعقد هو المكون الهيكلي الرئيسي للهيكل الخارجي للمفصليات. يؤدي الكيتين أيضًا وظيفة بناء في الفطريات. تلعب الكربوهيدرات دور المصدر الرئيسي للطاقة في الخلية. في عملية الأكسدة 1G. يتم تحرير الكربوهيدرات 17.6 كيلو جول (~ 4.2 كيلو كالوري). يتم تخزين النشا في النباتات والجليكوجين في الحيوانات في الخلايا ويعملون كاحتياطي للطاقة.
احماض نووية.
قيمة الأحماض النووية في الخلية عالية جدًا. توفر ميزات تركيبها الكيميائي القدرة على تخزين ونقل ووراثة المعلومات حول بنية جزيئات البروتين التي يتم تصنيعها في كل نسيج في مرحلة معينة إلى الخلايا الوليدة التنمية الفردية. نظرًا لأن معظم خصائص وميزات الخلايا ناتجة عن البروتينات ، فمن الواضح أن استقرار الأحماض النووية هو شرط أساسيالسير الطبيعي للخلايا والكائنات الحية كلها. أي تغييرات في بنية الخلية أو نشاطها العمليات الفسيولوجيةفي نفوسهم ، وبالتالي التأثير على الحياة. تعتبر دراسة بنية الأحماض النووية مهمة للغاية لفهم وراثة السمات في الكائنات الحية وأنماط عمل كل من الخلايا الفردية والأنظمة الخلوية - الأنسجة والأعضاء.
هناك نوعان من الأحماض النووية - DNA و RNA.
الحمض النووي عبارة عن بوليمر يتكون من حلزوني نيوكليوتيدات ، محاطين بحيث يتم تكوين حلزون مزدوج. مونومرات جزيئات الحمض النووي هي نيوكليوتيدات تتكون من قاعدة نيتروجينية (أدينين ، ثايمين ، جوانين أو سيتوزين) ، كربوهيدرات (ديوكسيريبوز) وبقايا حمض الفسفوريك. ترتبط القواعد النيتروجينية في جزيء الحمض النووي ببعضها البعض من خلال عدد غير متساوٍ من روابط H ويتم ترتيبها في أزواج: الأدينين (A) دائمًا ضد الثايمين (T) ، الجوانين (G) ضد السيتوزين (C). من الناحية التخطيطية ، يمكن وصف ترتيب النيوكليوتيدات في جزيء الحمض النووي على النحو التالي:
يمكن أن نرى من المخطط أن النيوكليوتيدات مرتبطة ببعضها البعض ليس بشكل عشوائي ، ولكن بشكل انتقائي. القدرة على التفاعل الانتقائي للأدينين مع الثايمين والجوانين مع السيتوزين يسمى التكامل. يُفسر التفاعل التكميلي لبعض النيوكليوتيدات بخصائص الترتيب المكاني للذرات في جزيئاتها ، والتي تسمح لها بالاقتراب من بعضها البعض وتشكيل روابط H. في سلسلة عديد النوكليوتيدات ، ترتبط النيوكليوتيدات المجاورة ببعضها البعض من خلال سكر (ديوكسي ريبوز) وبقايا حمض الفوسفوريك.
الحمض النووي الريبي ، مثل الحمض النووي ، عبارة عن بوليمر تكون مونومراته نيوكليوتيدات. القواعد النيتروجينية للنيوكليوتيدات الثلاثة هي نفسها التي تتكون منها الحمض النووي (A ، G ، C) ؛ الرابع - uracil (U) - موجود في جزيء RNA بدلاً من الثايمين. تختلف نيوكليوتيدات الحمض النووي الريبي عن نيوكليوتيدات الحمض النووي في بنية الكربوهيدرات (الريبوز بدلاً من الديوكسيريبوز).
في سلسلة الحمض النووي الريبي ، تنضم النيوكليوتيدات عن طريق تكوين روابط تساهمية بين ريبوز أحد النيوكليوتيدات وبقايا حمض الفوسفوريك في أخرى.
تختلف RNAs ثنائية الشريطة في التركيب. الحمض النووي الريبي مزدوج الشريطة هو الحافظ على المعلومات الجينية في عدد من الفيروسات ، أي أداء وظائف الكروموسومات. تقوم RNAs أحادية الشريطة بنقل المعلومات حول بنية البروتينات من الكروموسوم إلى موقع تركيبها والمشاركة في تخليق البروتين.
هناك عدة أنواع من الحمض النووي الريبي وحيد الشريطة. تعود أسماؤهم إلى وظيفتهم أو موقعهم في الخلية. معظمالحمض النووي الريبي السيتوبلازمي (حتى 80-90 ٪) هو الحمض النووي الريبي (الرنا الريباسي) الموجود في الريبوسومات. جزيئات الرنا الريباسي صغيرة نسبيًا وتتكون من 10 نيوكليوتيدات في المتوسط. نوع آخر من الحمض النووي الريبي (mRNA) يحمل معلومات حول تسلسل الأحماض الأمينية في البروتينات المراد تصنيعها إلى الريبوسومات. يعتمد حجم هذه الحمض النووي الريبي على طول قطعة الحمض النووي التي تم تصنيعها منها. تؤدي نقل RNAs عدة وظائف. يقومون بإيصال الأحماض الأمينية إلى موقع تخليق البروتين ، "يتعرفون" (وفقًا لمبدأ التكامل) على الثلاثي والحمض النووي الريبي المقابل للحمض الأميني المنقول ، ويقومون بالتوجيه الدقيق للحمض الأميني على الريبوسوم.
الدهون والدهون.
الدهون هي مركبات من الأحماض الدهنية كبيرة الجزيئات والكحول ثلاثي الهيدروجين الجلسرين. لا تذوب الدهون في الماء - فهي كارهة للماء. في الخلية ، هناك دائمًا مادة أخرى معقدة كارهة للماء المواد الدهنيةتسمى الدهون.
الطاقة هي إحدى الوظائف الرئيسية للدهون. أثناء تقسيم 1g. الدهون إلى CO2 و H2O ، يتم إطلاق كمية كبيرة من الطاقة - 38.9 كيلو جول (~ 9.3 كيلو كالوري). يتراوح محتوى الدهون في الخلية من 5-15٪ من كتلة المادة الجافة. في خلايا الأنسجة الحية ، تزداد كمية الدهون إلى 90٪. تتراكم الدهون في خلايا الأنسجة الدهنية للحيوانات ، في بذور وثمار النباتات ، كمصدر احتياطي للطاقة.
تؤدي الدهون والدهون أيضًا وظيفة بناء ؛ فهي جزء من أغشية الخلايا. بسبب الموصلية الحرارية السيئة ، فإن الدهون قادرة على القيام بوظيفة الحماية. في بعض الحيوانات (الفقمة ، الحيتان) ، تترسب في الأنسجة الدهنية تحت الجلد ، مكونة طبقة يصل سمكها إلى 1 متر. يسبق تكوين بعض الدهون تكوين عدد من الهرمونات. وبالتالي ، فإن هذه المواد لها أيضًا وظيفة تنظيم عمليات التمثيل الغذائي.
18. مراحل التمثيل الغذائي للطاقة : يمكن تقسيم عملية التمثيل الغذائي الفردية للطاقة إلى ثلاث مراحل متتالية:
الأول تحضيري. في هذه المرحلة ، يتم تقسيم المواد العضوية عالية الجزيئات في السيتوبلازم إلى جزيئات صغيرة تحت تأثير الإنزيمات المناسبة: البروتينات - إلى الأحماض الأمينية ، السكريات (النشا ، الجليكوجين) - إلى السكريات الأحادية (الجلوكوز) ، والدهون - إلى الجلسرين و حمض دهني، والأحماض النووية - إلى نيوكليوتيدات ، إلخ. في هذه المرحلة ، يتم إطلاق كمية صغيرة من الطاقة ، والتي تتبدد في شكل حرارة.
المرحلة الثانية هي نقص الأكسجين أو غير مكتمل. المواد المتكونة في المرحلة التحضيرية - الجلوكوز والأحماض الأمينية وما إلى ذلك - تخضع لمزيد من التحلل الأنزيمي دون الوصول إلى الأكسجين. مثال على ذلك هو الأكسدة الأنزيمية للجلوكوز (تحلل السكر) ، وهو أحد المصادر الرئيسية للطاقة لجميع الخلايا الحية. تحلل الجلوكوز هو عملية متعددة المراحل لتحلل الجلوكوز في ظل الظروف اللاهوائية (الخالية من الأكسجين) إلى حمض البيروفيك (PVA) ، ثم إلى الأحماض اللبنية أو الخليك أو الزبدية أو الكحول الإيثيلي ، والتي تحدث في السيتوبلازم الخلوي. الناقل للإلكترونات والبروتونات في تفاعلات الأكسدة والاختزال هذه هو نيكوتيناميد الأدينين ثنائي النوكليوتيد (NAD) وشكله المختزل NAD * H. منتجات تحلل السكر هي حمض البيروفيك ، والهيدروجين على شكل NADH ، والطاقة في شكل ATP.
في أنواع مختلفةالتخمير ، فإن المصير الإضافي لمنتجات تحلل السكر مختلف. في الخلايا الحيوانية والعديد من البكتيريا ، يتم تقليل PVC إلى حمض اللاكتيك. يحدث تخمير حمض اللاكتيك المعروف (أثناء شطب الحليب ، وتشكيل القشدة الحامضة ، والكفير ، وما إلى ذلك) بسبب الفطريات والبكتيريا في حمض اللاكتيك.
في التخمير الكحولي ، تكون منتجات تحلل السكر الإيثانولوثاني أكسيد الكربون. قد تكون منتجات تخمير الكائنات الحية الدقيقة الأخرى كحول البوتيل ، الأسيتون ، حمض الاسيتيكإلخ.
أثناء الانقسام الخالي من الأكسجين ، يتبدد جزء من الطاقة المنبعثة على شكل حرارة ، ويتراكم جزء في جزيئات ATP.
المرحلة الثالثة من استقلاب الطاقة - مرحلة انقسام الأكسجين ، أو التنفس الهوائي ، تحدث في الميتوكوندريا. تلعب الإنزيمات القادرة على نقل الإلكترونات دورًا مهمًا في عملية الأكسدة في هذه المرحلة. تسمى الهياكل التي تضمن مرور المرحلة الثالثة بسلسلة نقل الإلكترون. الجزيئات - حاملات الطاقة ، التي تتلقى شحنة طاقة في المرحلة الثانية من أكسدة الجلوكوز ، تدخل سلسلة نقل الإلكترون. تتحرك الإلكترونات من الجزيئات - ناقلات الطاقة ، كما لو كانت في خطوات ، على طول روابط السلسلة من مستوى طاقة أعلى إلى مستوى أقل. يتم استخدام الطاقة المنبعثة لشحن جزيئات ATP. إلكترونات الجزيئات - ناقلات الطاقة ، التي أعطت الطاقة لـ "شحن" ATP ، تتحد في النهاية مع الأكسجين. نتيجة لذلك ، يتكون الماء. في سلسلة نقل الإلكترون ، الأكسجين هو المستقبِل النهائي للإلكترون. وبالتالي ، فإن الأكسجين مطلوب من قبل جميع الكائنات الحية باعتباره المستقبل النهائي للإلكترونات. يوفر الأكسجين فرقًا محتملًا في سلسلة نقل الإلكترون ، وكما كان ، فإنه يجذب الإلكترونات من الأعلى مستويات الطاقةالجزيئات - ناقلات الطاقة إلى مستوى الطاقة المنخفض. على طول الطريق ، يتم تصنيع جزيئات ATP الغنية بالطاقة.
15. التثليث - الوحدة المهمة للشفرة هي مزيج من ثلاثة نيوكليوتيدات (ثلاثية ، أو كودون).
استمرارية - لا توجد علامات ترقيم بين الثلاثة توائم ، أي أن المعلومات تتم قراءتها بشكل مستمر.
غير التداخل - لا يمكن أن يكون نفس النيوكليوتيد جزءًا من اثنين أو أكثر من ثلاثة توائم في نفس الوقت (لم يتم ملاحظته في بعض الجينات المتداخلة للفيروسات والميتوكوندريا والبكتيريا التي تقوم بتشفير العديد من بروتينات الانزياح الإطاري).
الوضوح (الخصوصية)- كودون معين يتوافق مع حمض أميني واحد فقط (ومع ذلك ، فإن كودون UGA في أكواد Euplotes crassus لاثنين من الأحماض الأمينية - السيستين وسيلينوسيستين)
انحلال (فائض)يمكن أن تتوافق العديد من الكودونات مع نفس الحمض الأميني.
براعه- تعمل الشفرة الجينية بنفس الطريقة في الكائنات الحية ذات المستويات المختلفة من التعقيد - من الفيروسات إلى البشر (طرق الهندسة الوراثية؛ هناك عدد من الاستثناءات ، موضحة في الجدول الموجود في قسم "الاختلافات القياسية". الكود الجيني" أقل).
مناعة ضد الضوضاء- تسمى طفرات بدائل النوكليوتيدات التي لا تؤدي إلى تغيير في فئة الحمض الأميني المشفر بالمحافظة ؛ تسمى طفرات بدائل النوكليوتيدات التي تؤدي إلى تغيير فئة الحمض الأميني المشفر جذريًا. الكود الجيني هو طريقة شائعة لجميع الكائنات الحية لتشفير تسلسل الأحماض الأمينية للبروتينات باستخدام سلسلة من النيوكليوتيدات.
تُستخدم أربع قواعد نيتروجينية في الحمض النووي - الأدينين (A) ، الجوانين (G) ، السيتوزين (C) ، الثايمين (T) ، والتي يُشار إليها في الأدب الروسي بالحروف A و G و C و T. يصل أبجدية الشفرة الجينية. في الحمض النووي الريبي ، يتم استخدام نفس النيوكليوتيدات ، باستثناء الثايمين ، الذي يتم استبداله بنكليوتيد مشابه - اليوراسيل ، والذي يُشار إليه بالحرف U (U في الأدب الروسي). في جزيئات DNA و RNA ، تصطف النيوكليوتيدات في سلاسل ، وبالتالي يتم الحصول على تسلسل من الحروف الجينية.
الكود الجيني
تتكون بروتينات جميع الكائنات الحية تقريبًا من 20 نوعًا فقط من الأحماض الأمينية. تسمى هذه الأحماض الأمينية الكنسي. كل بروتين عبارة عن سلسلة أو عدة سلاسل من الأحماض الأمينية متصلة في تسلسل محدد بدقة. يحدد هذا التسلسل بنية البروتين ، وبالتالي جميع خصائصه البيولوجية.
يتم تنفيذ المعلومات الجينية في الخلايا الحية (أي تخليق البروتين المشفر بواسطة الجين) باستخدام عمليتين مصفوفتين: النسخ (أي توليف mRNA على قالب DNA) وترجمة الشفرة الجينية في تسلسل الأحماض الأمينية (تخليق سلسلة ببتيد على مرنا). تكفي ثلاثة نيوكليوتيدات متتالية لتشفير 20 من الأحماض الأمينية ، وكذلك إشارة التوقف ، مما يعني نهاية تسلسل البروتين. مجموعة من ثلاثة نيوكليوتيدات تسمى ثلاثية. الاختصارات المقبولة المقابلة للأحماض الأمينية والكودونات موضحة في الشكل.
خصائص جزيئات الحمض النووي
يتم ترميز المعلومات الجينية في جميع الخلايا كسلسلة من النيوكليوتيدات في حمض الديوكسي ريبونوكلييك. تتمثل الخطوة الأولى في تنفيذ هذه المعلومات في تكوين جزيء DNA ذي الصلة - حمض الريبونوكليك ، والذي بدوره يشارك في تخليق بروتينات معينة. تتجلى السمات المظهرية لأي كائن حي في النهاية في تنوع وعدد البروتينات المشفرة بواسطة الحمض النووي. اتصال المعلومات بين جزيئات الجهاز الوراثي - DNA و RNA والبروتينات.
من أجل نقل المعلومات الجينية من جيل واحد من الخلايا إلى الجيل التالي ، يجب أن يتم تكرار الحمض النووي ، وهي عملية يتم فيها تكرار جزيئات الحمض النووي الأبوي ثم توزيعها بين المتحدرين. يجب أن تتم هذه العملية بدقة كبيرة ، والتلف أو أخطاء عشوائيةالتي نشأت في الحمض النووي أثناء أو بين دورات النسخ يجب تصحيحها قبل أن تدخل جينومات الأحفاد. بالإضافة إلى ذلك ، لتكوين نمط ظاهري ، يجب التعبير عن المعلومات الجينية. كل شخص لديه الكائنات الخلويةيتضمن التعبير الجيني نسخ الحمض النووي لتشكيل الحمض النووي الريبي ثم ترجمة الحمض النووي الريبي إلى بروتينات. ينتج النسخ عدة أنواع من الحمض النووي الريبي. بعضها ، وهو الرنا المرسال ، يشفر البروتينات ، بينما يشارك البعض الآخر في عمليات مختلفة ضرورية لتجميع بروتين كامل. الحمض النووي ليس فقط رموز للآلية الأنزيمية للخلية ؛ تشارك في عمليات الجبر ، وفي ظل ظروف معينة ، يمكن أن تحدث إعادة الهيكلة فيها. إن تكرار الحمض النووي وإصلاحه وإعادة ترتيبه هي العمليات الرئيسية التي تحافظ الكائنات الحية من خلالها على نمطها الظاهري وتغيره.
في العديد من الفيروسات ، يتم أيضًا ترميز المعلومات الجينية في الحمض النووي. تتشابه آليات تكرار وإصلاح وإعادة ترتيب وتعبير الحمض النووي الفيروسي عن تلك المستخدمة من قبل الخلايا في الكائنات الحية الأخرى. لا يتم تمثيل جينوم بعض الفيروسات بواسطة الحمض النووي ، ولكن بواسطة الحمض النووي الريبي. يتم ترجمة الحمض النووي الريبي الجينومي لمثل هذه الفيروسات إما مباشرة إلى بروتينات أو يمتلك المعلومات الجينية اللازمة لتخليق جزيئات الحمض النووي الريبي ، والتي بدورها تُترجم إلى بروتينات. تلك الفيروسات التي يتم تمثيل الجينوم فيها بواسطة الحمض النووي الريبي خلال الجينوم بأكمله دورة الحياة، يجب أن يقوموا هم أنفسهم بتكرار الحمض النووي الريبي الأبوي لإنتاج ذرية من الجزيئات الفيروسية. هناك فئة من الفيروسات القهقرية دورة الإنجابوالتي تبدأ بحقيقة أن المعلومات الجينية الخاصة بهم تُترجم إلى لغة الحمض النووي أثناء ما يسمى بالنسخ العكسي. تكون نسخ الحمض النووي الناتجة ، أو الفيروسات الأولية ، قادرة على التكاثر والتعبير فقط بعد الاندماج في الحمض النووي الصبغي للخلية. في هذا الشكل المتكامل ، تتكاثر الجينومات الفيروسية جنبًا إلى جنب مع الحمض النووي للخلية المضيفة ، وتستخدم آلية النسخ للخلية لتوليد جيل جديد من الجينومات الفيروسية و mRNA اللازمة لتخليق البروتينات الفيروسية.
إن مفتاح نقل المعلومات الجينية بين الأحماض النووية ، سواء أكان النسخ المتماثل أو النسخ أو النسخ العكسي ، هو أن جزيء الحمض النووي يستخدم كقالب في التجميع الموجه لهياكل متطابقة أو ذات صلة. بقدر ما هو معروف ، لا يتم استخدام المعلومات المخزنة في البروتينات لتجميع الأحماض النووية المقابلة ، أي لم يتم الكشف عن الترجمة العكسية. ومع ذلك ، تلعب البروتينات دورًا رئيسيًا في نقل المعلومات بين الأحماض النووية ومن الأحماض النووية إلى البروتينات.
هيكل وسلوك مكونات الحمض النووي لجزيء الحمض النووي وربطها روابط كيميائيةبمساعدة المواد الكيميائية و الطرق الفيزيائيةلقد ثبت أن DNA عبارة عن بوليمر يتكون من أربعة مونومرات مختلفة ولكنها مرتبطة. يحتوي كل مونومر - نيوكليوتيد - على واحدة من أربع قواعد نيتروجينية حلقية غير متجانسة: الأدينين ، الجوانين ، السيتوزين أو الثايمين ، المرتبط بفوسفات الديوكسيريبوز. يتم تشكيل سلاسل طويلة من عديد النوكليوتيد عن طريق ربط بقايا الديوكسيريبوز من النيوكليوتيدات المجاورة باستخدام روابط الفوسفوديستر. يربط كل فوسفات مجموعة الهيدروكسيل عند 3-كربون ديوكسيريبوز لنيوكليوتيد واحد بمجموعة OH عند ديوكسيريبوز 5-كربون للنيوكليوتيدات المجاورة.
يعتمد تواتر حدوث أي قاعدتين في الحمض النووي للبكتيريا والعاثيات والخمائر في حي معين على المحتوى الكمي لهذه القواعد في الحمض النووي. تواتر حدوث 5'-CG-3 'و 5'-GC-3' في DNA بدائية النواة هو نفسه تقريبًا وقريب من العشوائية ؛ يمكن قول الشيء نفسه عن ثنائي النوكليوتيدات 5'-GA-3 'و 5'-AG-3'. ومع ذلك ، في الحمض النووي للحيوانات والفيروسات الحيوانية والنباتات ، فإن ترددات 5'-CG-3 'تتراوح من 1/2 إلى 1/5 من ترددات 5'-GC-3'. وبالتالي ، فإن التسلسل 5'-CG-3 'نادر جدًا في الحمض النووي لحقيقيات النوى الأعلى ؛ هذا يرجع إلى قدرة هذا ثنائي النوكليوتيد على العمل كهدف للمثيلة ودورها في تنظيم التعبير الجيني.
بعد نهاية دورة تخليق الحمض النووي ، قد تخضع بعض قواعد البيورين والبيريميدين لتعديل كيميائي. نتيجة لذلك ، يحتوي بعض الحمض النووي على 5-ميثيل سيتوزين ، 5-هيدروكسي ميثيل سيتوزين ، 5-هيدروكسي ميثيلوراسيل ، و N- ميثيل أدينين. في الحمض النووي لبعض العاثيات ، يتم ربط أحادي أو ثنائي السكريات بمجموعة هيدروكسي ميثيل هيدروكسي ميثيل سيتوزين عبر رابطة جليكوسيدية. يحتوي الحمض النووي لمعظم حقيقيات النوى واللافقاريات السفلية على القليل نسبيًا من 5-ميثيل سيتوزين و N "ميثيل أدينين. ومع ذلك ، في الفقاريات ، يكون المثيلة القاعدية أمرًا متكررًا ، حيث يكون 5-ميثيل سيتوزين هو الأكثر شيوعًا. وقد ثبت أن أكثر من 95٪ من مجموعات الميثيل في الحمض النووي للفقاريات نادرًا ما توجد في بقايا السيتوزين.تحدث ثنائي النوكليوتيدات CG وأكثر من 50 ٪ من هذه النوكليوتيدات يتم ميثيلها.هناك مؤشرات واضحة على أن درجة مثيلة بعض التسلسلات المحتوية على CG هي عامل مهمتنظيم التعبير عن جينات معينة. في النباتات ، يمكن العثور على 5-methylcytosine في CG dinucleotides و CNG trinucleotides.
تنوع الخلايا
وفقًا للنظرية الخلوية ، فإن الخلية هي أصغر وحدة هيكلية ووظيفية للكائنات الحية ، والتي لها جميع خصائص الكائن الحي. وفقًا لعدد الخلايا ، تنقسم الكائنات الحية إلى أحادية الخلية ومتعددة الخلايا. توجد خلايا الكائنات أحادية الخلية ككائنات مستقلة وتقوم بجميع وظائف الكائن الحي. جميع بدائيات النوى وعدد من حقيقيات النوى (العديد من أنواع الطحالب والفطريات والأوليات) أحادية الخلية ، والتي تدهش بمجموعة متنوعة غير عادية من الأشكال والأحجام. ومع ذلك ، فإن معظم الكائنات الحية لا تزال متعددة الخلايا. خلاياها متخصصة لأداء وظائف معينة وتشكيل الأنسجة والأعضاء ، والتي لا يمكن إلا أن تنعكس في السمات المورفولوجية. على سبيل المثال ، يتكون جسم الإنسان من حوالي 1014 خلية ، يمثلها حوالي 200 نوع تمتلك أكثرها أشكال مختلفةوأحجام.
يمكن أن يكون شكل الخلايا دائريًا ، أسطوانيًا ، مكعبًا ، موشوريًا ، قرصي الشكل ، على شكل مغزل ، نجمي ، إلخ (الشكل 2.1). لذلك ، يتم تقريب البيض ، والخلايا الظهارية أسطوانية ، ومكعبة ومنشورية ، وخلايا الدم الحمراء لها شكل قرص ثنائي التجويف ، وخلايا الأنسجة العضلية على شكل مغزل ، وخلايا الأنسجة العصبية نجمية. بعض الخلايا لا تملك شكل دائم. وتشمل هذه ، أولاً وقبل كل شيء ، كريات الدم البيضاء.
تختلف أحجام الخلايا أيضًا بشكل كبير: معظم خلايا الكائن الحي متعدد الخلايا لها أحجام تتراوح من 10 إلى 100 ميكرون ، وأصغرها - 2-4 ميكرون. يرجع الحد الأدنى إلى حقيقة أن الخلية يجب أن تحتوي على مجموعة دنيا من المواد والهياكل لضمان نشاط حيوي ، وأن الأحجام الكبيرة جدًا للخلايا ستعيق تبادل المواد والطاقة مع البيئة ، كما ستعيق عمليات الصيانة التوازن. ومع ذلك ، يمكن رؤية بعض الخلايا بالعين المجردة. بادئ ذي بدء ، تشمل هذه خلايا ثمار البطيخ وأشجار التفاح ، وكذلك بيض الأسماك والطيور. حتى إذا تجاوز أحد الأبعاد الخطية للخلية المتوسط ، فإن كل الأبعاد المتبقية تتوافق مع القاعدة. على سبيل المثال ، قد يتجاوز نمو الخلايا العصبية 1 متر في الطول ، لكن قطرها سيظل يتوافق مع القيمة المتوسطة. لا توجد علاقة مباشرة بين حجم الخلية وحجم الجسم. لذا ، فإن خلايا عضلات الفيل والفأر لها نفس الحجم. .
الخلايا بدائية النواة وحقيقية النواة
كما هو مذكور أعلاه ، تمتلك الخلايا العديد من الخصائص الوظيفية والسمات المورفولوجية المتشابهة. كل واحد منهم يتكون من السيتوبلازم،منغمسين فيها معلومات وراثيةوانفصلوا عن الخارج غشاء البلازما أو غشاء البلازمالا تتداخل مع عملية التمثيل الغذائي والطاقة. خارج الغشاء ، قد تحتوي الخلية أيضًا على جدار خلوي يتكون من مواد مختلفةالذي يعمل على حماية الخلية وهو نوع من هيكلها العظمي الخارجي.
السيتوبلازميمثل كامل محتويات الخلية ، ويملأ الفراغ بين غشاء البلازما والهيكل الذي يحتوي على معلومات وراثية. يتكون
من المواد الأساسية الهيالوبلازم- والعضويات والشوائب المغمورة فيه. العضياتهي مكونات دائمة للخلية تؤدي وظائف معينة ، و الادراج -المكونات التي تنشأ وتختفي خلال عمر الخلية ، تؤدي بشكل أساسي وظائف التخزين أو الإخراج. غالبًا ما يتم تقسيم الادراج إلى صلبة وسائلة. يتم تمثيل المواد الصلبة بشكل أساسي بواسطة حبيبات ويمكن أن تكون ذات طبيعة مختلفة ، بينما تعتبر الفجوات وقطرات الدهون شوائب سائلة (الشكل 2.2).
يوجد حاليًا نوعان رئيسيان من تنظيم الخلايا: بدائية النواةو حقيقيات النوى.
لا تحتوي الخلية بدائية النواة على نواة ؛ ولا يتم فصل معلوماتها الوراثية عن السيتوبلازم بواسطة الأغشية.
تسمى منطقة السيتوبلازم التي تخزن المعلومات الجينية في خلية بدائية النواة نووي.في سيتوبلازم الخلايا بدائية النواة ، يوجد نوع واحد من العضويات - الريبوسومات ، والعضيات المحاطة بالأغشية غائبة تمامًا. البكتيريا بدائيات النوى.
خلية حقيقية النواة - خلية بها واحدة على الأقل من مراحل التطور نواة- هيكل خاص يوجد فيه الحمض النووي.
يتميز سيتوبلازم الخلايا حقيقية النواة بمجموعة كبيرة ومتنوعة من العضيات. الكائنات حقيقية النواة تشمل النباتات والحيوانات والفطريات.
حجم الخلايا بدائية النواة ، كقاعدة عامة ، هو ترتيب من حيث الحجم أصغر من حجم الخلايا حقيقية النواة. معظم بدائيات النوى هي كائنات وحيدة الخلية ، بينما حقيقيات النوى متعددة الخلايا.
الخصائص المقارنة لهيكل خلايا النباتات والحيوانات والبكتيريا والفطريات
بالإضافة إلى السمات المميزة بدائيات النوى وحقيقيات النوى ، تمتلك خلايا النباتات والحيوانات والفطريات والبكتيريا عددًا من الميزات الأخرى. لذلك ، تحتوي الخلايا النباتية على عضيات محددة - البلاستيدات الخضراء ،التي تحدد قدرتها على التمثيل الضوئي ، بينما لا توجد هذه العضيات في الكائنات الحية الأخرى. بالطبع ، هذا لا يعني أن الكائنات الحية الأخرى غير قادرة على التمثيل الضوئي ، لأنه ، على سبيل المثال ، في البكتيريا ، يحدث عند غزو البلازما وحويصلات الغشاء الفردية في السيتوبلازم.
تحتوي الخلايا النباتية عادة على فجوات كبيرة مملوءة بعصارة الخلايا. توجد أيضًا في خلايا الحيوانات والفطريات والبكتيريا ، ولكن لها أصل مختلف تمامًا وتؤدي وظائف مختلفة. المادة الاحتياطية الرئيسية الموجودة في شكل شوائب صلبة هي النشا في النباتات ، والجليكوجين في الحيوانات والفطريات ، والفولوتين في البكتيريا.
ميزة أخرى مميزة لهذه المجموعات من الكائنات الحية هي تنظيم الجهاز السطحي: لا تحتوي خلايا الكائنات الحية على جدار خلوي ، وغشاء البلازما الخاص بها مغطى فقط بقطعة رقيقة من الجليكوكس ، في حين أن البقية تمتلكه. هذا مفهوم تمامًا ، نظرًا لأن الطريقة التي تتغذى بها الحيوانات مرتبطة بالتقاط جزيئات الطعام في عملية البلعمة ، وسيحرمها وجود جدار خلوي من هذه الفرصة. تختلف الطبيعة الكيميائية للمادة التي يتألف منها جدار الخلية بالنسبة لمجموعات مختلفة من الكائنات الحية: إذا كان السليلوز في النباتات ، فعندئذ يكون الكيتين في الفطريات ، وفي البكتيريا يكون مورين (الجدول 2.1).
الجدول 2.1
الخصائص المقارنة لهيكل خلايا النباتات والحيوانات والفطريات والبكتيريا
|
إشارة |
بكتيريا |
الحيوانات |
الفطر |
النباتات |
|
طريقة التغذية |
غيرية التغذية أو ذاتية التغذية |
عضوية التغذية |
عضوية التغذية |
ذاتي التغذية |
|
منظمة وراثي معلومة |
بدائيات النوى |
حقيقيات النواة |
حقيقيات النواة |
حقيقيات النواة |
|
توطين الحمض النووي |
نوكليويد ، بلازميدات |
نواة الميتوكوندريا |
نواة الميتوكوندريا |
النواة ، الميتوكوندريا ، البلاستيدات |
|
غشاء بلازمي | ||||
|
جدار الخلية |
مورينوفايا |
الكيتين |
السليلوز |
|
|
السيتوبلازم | ||||
|
العضيات |
الريبوسومات |
غشاء وغير غشائي ، بما في ذلك مركز الخلية |
غشاء وغير غشائي |
غشاء وغير غشائي ، بما في ذلك البلاستيدات |
|
عضيات الحركة |
فلاجيلا وزغابات |
فلاجيلا وأهداب |
فلاجيلا وأهداب |
فلاجيلا وأهداب |
|
مقلص ، هضمي |
فجوة مركزية مع عصارة الخلية |
|||
|
الادراج |
الجليكوجين |
الجليكوجين |
تظهر الاختلافات في بنية خلايا ممثلي مختلف ممالك الحياة البرية في الشكل. 2.3
أرز. 2.3 التركيب الخلوي للبكتيريا (أ) والحيوانات (ب) والفطريات (ج) والنباتات (د)
2.3 التنظيم الكيميائي للخلية. العلاقة بين تركيب ووظائف المواد العضوية وغير العضوية (البروتينات ، الأحماض النووية ، الكربوهيدرات ، الدهون ، ATP) التي تتكون منها الخلية. تبرير العلاقة بين الكائنات الحية بناءً على تحليل التركيب الكيميائي لخلاياها.
التركيب الكيميائي للخلية.
في تكوين الكائنات الحية ، تم العثور على معظم العناصر الكيميائية للجدول الدوري للعناصر لـ D.I Mendeleev ، التي تم اكتشافها حتى الآن. من ناحية ، لا تحتوي على عنصر واحد لن يكون في طبيعة غير حية ، ومن ناحية أخرى ، تختلف تركيزاتها في أجسام الطبيعة غير الحية والكائنات الحية اختلافًا كبيرًا (الجدول 2.2).
تشكل هذه العناصر الكيميائية مواد عضوية وغير عضوية. على الرغم من حقيقة أن المواد غير العضوية هي السائدة في الكائنات الحية (الشكل 2.4) ، فإن المواد العضوية هي التي تحدد تفردها. التركيب الكيميائيوظاهرة الحياة ككل ، حيث يتم تصنيعها بشكل أساسي بواسطة الكائنات الحية في عملية الحياة وتلعب دورًا مهمًا في التفاعلات.
يتعامل العلم مع دراسة التركيب الكيميائي للكائنات الحية والتفاعلات الكيميائية التي تحدث فيها. الكيمياء الحيوية.
وتجدر الإشارة إلى أن محتوى المواد الكيميائية في الخلايا والأنسجة المختلفة يمكن أن يختلف بشكل كبير. على سبيل المثال ، إذا كانت البروتينات هي السائدة بين المركبات العضوية في الخلايا الحيوانية ، فإن الكربوهيدرات تسود في الخلايا النباتية.
الجدول 2.2
|
عنصر كيميائي |
قشرة الأرض |
مياه البحر |
كائنات حية |
الكلي والعناصر الدقيقة
يوجد حوالي 80 عنصرًا كيميائيًا في الكائنات الحية ، ولكن فقط 27 من هذه العناصر لها وظائفها في الخلية والكائن الحي. توجد بقية العناصر بكميات ضئيلة ، ويبدو أنها يتم تناولها من خلال الطعام والماء والهواء. يختلف محتوى العناصر الكيميائية في الجسم اختلافًا كبيرًا (انظر الجدول 2.2). اعتمادًا على التركيز ، يتم تقسيمها إلى مغذيات كبيرة وعناصر دقيقة.
تركيز كل المغذيات الكبيرةفي الجسم تتجاوز 0.01٪ ، ومحتواها الإجمالي 99٪. تشتمل المغذيات الكبيرة المقدار على الأكسجين ، والكربون ، والهيدروجين ، والنيتروجين ، والفوسفور ، والكبريت ، والبوتاسيوم ، والكالسيوم ، والصوديوم ، والكلور ، والمغنيسيوم ، والحديد. وتسمى أيضًا العناصر الأربعة الأولى (الأكسجين والكربون والهيدروجين والنيتروجين) عضوي ،لأنها جزء من المركبات العضوية الرئيسية. يعتبر الفوسفور والكبريت أيضًا من مكونات عدد من المواد العضوية ، مثل البروتينات والأحماض النووية. الفوسفور ضروري لتكوين العظام والأسنان.
بدون المغذيات الكبيرة المتبقية ، فإن الأداء الطبيعي للجسم مستحيل. لذلك ، يشارك البوتاسيوم والصوديوم والكلور في عمليات إثارة الخلايا. البوتاسيوم ضروري أيضًا للعديد من الإنزيمات للعمل وللاحتفاظ بالمياه في الخلية. يوجد الكالسيوم في جدران الخلايا للنباتات والعظام والأسنان وأصداف الرخويات ، وهو ضروري لتقلص العضلات والحركة داخل الخلايا. المغنيسيوم هو أحد مكونات الكلوروفيل - صبغة تضمن تدفق عملية التمثيل الضوئي. كما أنه يشارك في التخليق الحيوي للبروتين. الحديد ، بالإضافة إلى كونه جزءًا من الهيموجلوبين ، الذي يحمل الأكسجين في الدم ، ضروري لعمليات التنفس والتمثيل الضوئي ، وكذلك لعمل العديد من الإنزيمات.
أثر العناصرموجودة في الجسم بتركيزات أقل من 0.01٪ ، وتركيزها الكلي في الخلية لا يصل حتى إلى 0.1٪. تشمل العناصر النزرة الزنك والنحاس والمنغنيز والكوبالت واليود والفلور وما إلى ذلك. الزنك هو جزء من هرمون الأنسولين في جزيء البنكرياس ، والنحاس ضروري لعملية التمثيل الضوئي والتنفس. الكوبالت هو أحد مكونات فيتامين ب 12 ، وغيابه يؤدي إلى فقر الدم. اليود ضروري لتخليق هرمونات الغدة الدرقية ، والتي تضمن المسار الطبيعي لعملية التمثيل الغذائي ، ويرتبط الفلور بتكوين مينا الأسنان.
يؤدي كل من نقص وفائض أو انتهاك عملية التمثيل الغذائي للعناصر الدقيقة والكبيرة إلى التطور امراض عديدة. على وجه الخصوص ، يؤدي نقص الكالسيوم والفوسفور إلى الكساح ، ونقص النيتروجين يسبب نقصًا حادًا في البروتين ، ونقص الحديد يسبب فقر الدم ، ونقص اليود يسبب انتهاكًا لتكوين هرمونات الغدة الدرقية وانخفاض معدل الأيض. يؤدي الحد من تناول الفلوريد بالماء والطعام إلى حد كبير إلى انتهاك تجديد مينا الأسنان ، ونتيجة لذلك ، الاستعداد للتسوس. الرصاص سام لجميع الكائنات الحية تقريبًا. يسبب فائضه ضررًا لا رجعة فيه للدماغ والجهاز العصبي المركزي ، والذي يتجلى في فقدان البصر والسمع والأرق والفشل الكلوي والنوبات ، ويمكن أن يؤدي أيضًا إلى الشلل وأمراض مثل السرطان. يصاحب التسمم الحاد بالرصاص هلوسات مفاجئة وينتهي بغيبوبة وموت.
يمكن تعويض نقص العناصر الكلية والصغرى عن طريق زيادة محتواها في الغذاء و يشرب الماء، وكذلك عن طريق أخذ أدوية. لذلك ، يوجد اليود في المأكولات البحرية والملح المعالج باليود والكالسيوم في قشر البيض ، إلخ.