Hücre, tüm canlıların temel temel birimidir, bu nedenle, canlı organizmaların tüm özellikleri onun doğasında bulunur: oldukça düzenli bir yapı, dışarıdan enerji alan ve onu iş yapmak ve düzeni sağlamak için kullanmak, metabolizma, aktif bir tepki. uyarılma, büyüme, gelişme, üreme, çoğaltma ve biyolojik bilginin torunlara aktarılması, yenilenme (hasarlı yapıların restorasyonu), çevreye uyum.

19. yüzyılın ortalarında, Alman bilim adamı T. Schwann, ana hükümleri tüm doku ve organların hücrelerden oluştuğunu kanıtlayan bir hücresel teori yarattı; bitki ve hayvan hücreleri temelde birbirine benzer, hepsi aynı şekilde ortaya çıkar; organizmaların etkinliği, tek tek hücrelerin yaşamsal etkinliklerinin toplamıdır. Büyük Alman bilim adamı R. Virchow'un hücre teorisinin daha da geliştirilmesi ve genel olarak hücre teorisi üzerinde büyük etkisi oldu. Birbirinden farklı sayısız gerçeği bir araya getirmekle kalmamış, hücrelerin değişmeyen bir yapı olduğunu ve ancak üreme yoluyla ortaya çıktığını inandırıcı bir şekilde göstermiştir.

Modern yorumdaki hücresel teori, aşağıdaki ana hükümleri içerir: hücre, canlıların evrensel bir temel birimidir; tüm organizmaların hücreleri yapıları, işlevleri ve kimyasal bileşimleri bakımından temelde benzerdir; hücreler yalnızca orijinal hücreyi bölerek çoğalır; çok hücreli organizmalar, entegre sistemler oluşturan karmaşık hücre topluluklarıdır.

Modern araştırma yöntemleri sayesinde, iki ana hücre türü: daha karmaşık bir şekilde organize edilmiş, oldukça farklılaşmış ökaryotik hücreler (bitkiler, hayvanlar ve bazı protozoalar, algler, mantarlar ve likenler) ve daha az karmaşık bir şekilde organize edilmiş prokaryotik hücreler (mavi-yeşil algler, aktinomisetler, bakteriler, spiroketler, mikoplazmalar, riketsiya, klamidya).

Prokaryotik ökaryotik bir hücreden farklı olarak, çift nükleer zarla çevrili bir çekirdeğe ve çok sayıda zar organeline sahiptir.

DİKKAT!

Hücre, canlı organizmaların büyüme, gelişme, metabolizma ve enerjiyi gerçekleştiren, genetik bilgiyi depolayan, işleyen ve gerçekleştiren temel yapısal ve işlevsel birimdir. Morfoloji açısından, hücre, dış ortamdan bir plazma zarı (plazmolemma) ile ayrılan ve içinde organellerin ve inklüzyonların (granüllerin) bulunduğu bir çekirdek ve sitoplazmadan oluşan karmaşık bir biyopolimer sistemidir.

Ne tür hücreler var?

Hücreler şekil, yapı, kimyasal bileşim ve metabolizmanın doğası bakımından çeşitlilik gösterir.

Tüm hücreler homologdur, yani. temel işlevlerin performansının bağlı olduğu bir dizi ortak yapısal özelliğe sahiptir. Hücreler, yapı, metabolizma (metabolizma) ve kimyasal bileşim birliği ile karakterize edilir.

Aynı zamanda farklı hücreler de belirli yapılara sahiptir. Bu, özel işlevlerin onlar tarafından yerine getirilmesinden kaynaklanmaktadır.

hücre yapısı

Ultramikroskopik hücre yapısı:

1 - sitolemma (plazma zarı); 2 - pinositik veziküller; 3 - sentrozom hücre merkezi (sitomerkez); 4 - hyaloplazma; 5 - endoplazmik retikulum: a - granüler retikulumun zarı; b - ribozomlar; 6 - perinükleer boşluğun endoplazmik retikulumun boşluklarıyla bağlantısı; 7 - çekirdek; 8 - nükleer gözenekler; 9 - tanesiz (pürüzsüz) endoplazmik retikulum; 10 - nükleol; 11 - iç ağ aparatı (Golgi kompleksi); 12 - salgı vakuolleri; 13 - mitokondri; 14 - lipozomlar; 15 - ardışık üç fagositoz aşaması; 16 - hücre zarının (sitolemma) endoplazmik retikulumun zarlarıyla bağlantısı.

hücre kimyası

Hücre 100'den fazla kimyasal element içerir, dördü kütlenin yaklaşık %98'ini oluşturur, bunlar organojenlerdir: oksijen (%65-75), karbon (%15-18), hidrojen (%8-10) ve azot (1 , %53.0). Elementlerin geri kalanı üç gruba ayrılır: makrobesinler - vücuttaki içerikleri %0.01'i geçer); mikro elementler (%0.00001-0.01) ve ultramikro elementler (0.00001'den az).

Makrobesinler arasında kükürt, fosfor, klor, potasyum, sodyum, magnezyum, kalsiyum bulunur.

Mikro elementlere - demir, çinko, bakır, iyot, flor, alüminyum, bakır, manganez, kobalt vb.

Ultramikro elementler - selenyum, vanadyum, silikon, nikel, lityum, gümüş ve üstü. Çok düşük içeriklerine rağmen eser elementler ve ultra eser elementler çok önemli bir rol oynamaktadır. Esas olarak metabolizmayı etkilerler. Onlar olmadan, her hücrenin ve bir bütün olarak organizmanın normal yaşamı imkansızdır.

Hücre inorganik ve organik maddelerden oluşur. İnorganikler arasında en büyük su miktarı. Kafesteki bağıl su miktarı %70 ila %80'dir. Su evrensel bir çözücüdür; hücredeki tüm biyokimyasal reaksiyonlar onun içinde gerçekleşir. Suyun katılımıyla ısı regülasyonu yapılır. Suda çözünen maddelere (tuzlar, bazlar, asitler, proteinler, karbonhidratlar, alkoller vb.) hidrofilik denir. Hidrofobik maddeler (yağlar ve yağlı maddeler) suda çözünmezler. Diğer inorganik maddeler (tuzlar, asitler, bazlar, pozitif ve negatif iyonlar) %1,0 ile %1.5 arasında değişir.

Organik maddeler arasında proteinler (%10-20), yağlar veya lipidler (%1-5), karbonhidratlar (%0.2-2.0), nükleik asitler (%1-2) baskındır. Düşük moleküler ağırlıklı maddelerin içeriği % 0,5'i geçmez.

Bir protein molekülü, çok sayıda tekrar eden monomer biriminden oluşan bir polimerdir. Amino asit protein monomerleri (20 tanesi), bir polipeptit zinciri (birincil protein yapısı) oluşturan peptit bağları ile birbirine bağlanır. Proteinin ikincil yapısını oluşturan bir spirale dönüşür. Polipeptit zincirinin belirli bir uzaysal yönelimi nedeniyle, protein molekülünün özgüllüğünü ve biyolojik aktivitesini belirleyen proteinin üçüncül bir yapısı ortaya çıkar. Birkaç üçüncül yapı, dörtlü bir yapı oluşturmak için birbirleriyle birleşir.

Proteinler temel işlevleri yerine getirir. Enzimler, bir hücredeki kimyasal reaksiyonların hızını yüz binlerce milyon kat artıran biyolojik katalizörlerdir; proteinlerdir. Tüm hücresel yapıların bir parçası olan proteinler, plastik (yapı) bir işlev görür. Proteinler ayrıca hücre hareketlerini de gerçekleştirir. Maddelerin hücre içine, hücreden ve hücre içinde taşınmasını sağlarlar. Proteinlerin (antikorların) koruyucu işlevi önemlidir. Proteinler enerji kaynaklarından biridir.Karbonhidratlar monosakkaritler ve polisakkaritler olarak sınıflandırılır. İkincisi, amino asitler gibi monomer olan monosakkaritlerden yapılır. Hücredeki monosakkaritler arasında en önemlileri glukoz, fruktoz (altı karbon atomu içerir) ve pentozdur (beş karbon atomu). Pentozlar nükleik asitlerin bir parçasıdır. Monosakkaritler suda kolayca çözünür. Polisakaritler suda az çözünür (hayvan hücrelerinde glikojen, bitki hücrelerinde nişasta ve selüloz. Karbonhidratlar bir enerji kaynağıdır, proteinlerle (glikoproteinler), yağlar (glikolipitler) ile birlikte kompleks karbonhidratlar, hücre yüzeylerinin ve hücre oluşumuna katılırlar. etkileşimler.

Lipitler, yağları ve yağ benzeri maddeleri içerir. Yağ molekülleri gliserol ve yağ asitlerinden yapılır. Yağ benzeri maddeler arasında kolesterol, bazı hormonlar, lesitin bulunur. Hücre zarlarının ana bileşeni olan lipidler bu sayede bir yapı işlevi görürler. Lipitler en önemli enerji kaynaklarıdır. Bu nedenle, 1 g protein veya karbonhidratın tamamen oksidasyonu ile 17,6 kJ enerji açığa çıkarsa, o zaman 1 g yağın tam oksidasyonu ile - 38,9 kJ. Lipitler termoregülasyon yapar, organları korur (yağ kapsülleri).

DNA ve RNA

Nükleik asitler, nükleotid monomerleri tarafından oluşturulan polimerik moleküllerdir. Nükleotid, bir pürin veya pirimidin bazı, şeker (pentoz) ve bir fosforik asit kalıntısından oluşur. Tüm hücrelerde iki tip nükleik asit vardır: bazların ve şekerlerin bileşiminde farklılık gösteren deoksiribonükleik (DNA) ve ribonükleik (RNA).

Nükleik asitlerin uzaysal yapısı:

(değiştirildiği şekliyle B. Alberts ve arkadaşlarına göre) I - RNA; II - DNA; bantlar - şeker-fosfat omurgaları; A, C, G, T, U - azotlu bazlar, aralarındaki kafesler - hidrojen bağları.

DNA molekülü

Bir DNA molekülü, çift sarmal şeklinde birbiri etrafında bükülmüş iki polinükleotit zincirinden oluşur. Her iki zincirin azotlu bazları, tamamlayıcı hidrojen bağları ile birbirine bağlanır. Adenin sadece timinle ve sitozin guaninle (A - T, G - C) birleşir. DNA, hücre tarafından sentezlenen proteinlerin özgüllüğünü, yani polipeptit zincirindeki amino asitlerin dizisini belirleyen genetik bilgiyi içerir. DNA, hücrenin tüm özelliklerini miras alır. DNA çekirdekte ve mitokondride bulunur.

RNA molekülü

Bir RNA molekülü, tek bir polinükleotit zinciri tarafından oluşturulur. Hücrelerde üç tip RNA vardır. Bilgilendirici veya haberci RNA tRNA (İngilizce haberciden - "arabulucu"), DNA'nın nükleotit dizisi hakkındaki bilgileri ribozomlara aktarır (aşağıya bakın). Amino asitleri ribozoma taşıyan taşıma RNA'sı (tRNA). Ribozomların oluşumunda rol oynayan ribozomal RNA (rRNA). RNA çekirdekte, ribozomlarda, sitoplazmada, mitokondride, kloroplastlarda bulunur.

Nükleik asit bileşimi.

Hücre

A. Lehninger'e göre canlı sistemler kavramı açısından.

Canlı bir hücre, çevreden enerji ve kaynak çeken, kendi kendini düzenleyen ve kendi kendini yeniden üretebilen organik moleküllerin izotermal bir sistemidir.

Hücrede, hızı hücrenin kendisi tarafından düzenlenen çok sayıda ardışık reaksiyon gerçekleşir.

Hücre, kendisini çevre ile dengeden uzak, durağan bir dinamik durumda tutar.

Hücreler, bileşenlerin ve süreçlerin minimum tüketimi ilkesine göre çalışır.

O. hücre, bağımsız varoluş, üreme ve gelişme yeteneğine sahip, temel, yaşayan bir açık sistemdir. Tüm canlı organizmaların temel yapısal ve işlevsel bir birimidir.

Hücrelerin kimyasal bileşimi.

Mendeleev'in periyodik sisteminin 110 elementinden 86'sı insan vücudunda sürekli olarak bulunur. Bunlardan 25'i normal yaşam için gerekli, 18'i kesinlikle gerekli ve 7'si faydalıdır. Hücredeki yüzdeye göre kimyasal elementler üç gruba ayrılır:

Makrobesinler Ana elementler (organojenler) hidrojen, karbon, oksijen, nitrojendir. Konsantrasyonları: %98 - %99.9. Hücrenin organik bileşiklerinin evrensel bileşenleridir.

Eser elementler - sodyum, magnezyum, fosfor, kükürt, klor, potasyum, kalsiyum, demir. Konsantrasyonları %0.1'dir.

Ultramikro elementler - bor, silikon, vanadyum, manganez, kobalt, bakır, çinko, molibden, selenyum, iyot, brom, flor. Metabolizmayı etkilerler. Onların yokluğu hastalıkların nedenidir (çinko - diabetes mellitus, iyot - endemik guatr, demir - pernisiyöz anemi, vb.).

Modern tıp, vitamin ve minerallerin olumsuz etkileşiminin gerçeklerini bilir:

Çinko, bakırın emilimini azaltır ve demir ve kalsiyum ile emilim için rekabet eder; (ve çinko eksikliği, bağışıklık sisteminin zayıflamasına, endokrin bezlerinin bir takım patolojik koşullarına neden olur).

Kalsiyum ve demir manganez emilimini azaltır;

E vitamini demir ve C vitamini ile B vitaminleri ile zayıf bir şekilde birleştirilir.

Olumlu karşılıklı etki:

E vitamini ve selenyumun yanı sıra kalsiyum ve K vitamini sinerjik olarak hareket eder;

Kalsiyum emilimi için D vitamini gereklidir;

Bakır, vücuttaki demirin emilmesine ve kullanılmasına yardımcı olur.

Hücrenin inorganik bileşenleri.

Suçlu- hücrenin en önemli bileşeni, canlı maddenin evrensel dağılım ortamı. Karasal organizmaların aktif hücrelerinin %60 - 95'i sudur. Dinlenme halindeki hücrelerde ve dokularda (tohumlar, sporlar) su %10-20'dir. Hücredeki su iki şekildedir - serbest ve hücresel kolloidlere bağlı. Serbest su, protoplazmik kolloidal sistemin bir çözücü ve dispersiyon ortamıdır. %95'i. Tüm hücre suyunun bağlı suyu (%4 - 5) proteinlerle kırılgan hidrojen ve hidroksil bağları oluşturur.

Su özellikleri:

Su, mineral iyonları ve diğer maddeler için doğal bir çözücüdür.

Su, protoplazmanın kolloidal sisteminin dağılmış fazıdır.

Su, hücre metabolizmasının reaksiyonları için bir ortamdır, çünkü fizyolojik süreçler sadece su ortamında meydana gelir. Hidroliz, hidrasyon, şişme reaksiyonları sağlar.

Hücrenin birçok enzimatik reaksiyonuna katılır ve metabolizma sürecinde oluşur.

Su, bitkilerde fotosentez sırasında bir hidrojen iyonu kaynağıdır.

Suyun biyolojik önemi:

Çoğu biyokimyasal reaksiyon sadece sulu çözeltide gerçekleşir, birçok madde hücrelere girer ve çözünmüş halde hücrelerden çıkarılır. Bu, suyun taşıma işlevini karakterize eder.

Su, hidroliz reaksiyonları sağlar - suyun etkisi altında proteinlerin, yağların, karbonhidratların parçalanması.

Yüksek buharlaşma ısısı sayesinde vücut soğutulur. Örneğin, insanlarda terleme veya bitkilerde terleme.

Suyun yüksek ısı kapasitesi ve ısıl iletkenliği, hücrede ısının eşit dağılımına katkıda bulunur.

Yapışma (su - toprak) ve kohezyon (su - su) kuvvetleri nedeniyle su, kılcallık özelliğine sahiptir.

Suyun sıkıştırılamazlığı, yuvarlak solucanlardaki hidrostatik iskelet olan hücre duvarlarının (turgor) stresli durumunu belirler.

Hücre- Dünyadaki temel bir yaşam birimi. Canlı bir organizmanın tüm özelliklerine sahiptir: büyür, çoğalır, çevre ile madde ve enerji alışverişinde bulunur ve dış uyaranlara tepki verir. Biyolojik evrimin başlangıcı, Dünya'daki hücresel yaşam formlarının ortaya çıkmasıyla ilişkilidir. Tek hücreli organizmalar, birbirinden ayrı olarak var olan hücrelerdir. Tüm çok hücreli organizmaların - hayvanlar ve bitkiler - vücudu, karmaşık bir organizmayı oluşturan bir tür yapı taşı olan az ya da çok hücrelerden oluşur. Bir hücrenin ayrılmaz bir canlı sistem olup olmadığına bakılmaksızın - ayrı bir organizma veya sadece bir parçası, tüm hücrelerde ortak olan bir dizi özellik ve özellik ile donatılmıştır.

hücre kimyası

Hücrelerde, cansız doğada bulunan Mendeleev'in periyodik sisteminin yaklaşık 60 elementi bulundu. Bu, canlı ve cansız tabiatın ortak olduğunun delillerinden biridir. Canlı organizmalarda en yaygın hidrojen, oksijen, karbon ve azot hücre kütlesinin yaklaşık %98'ini oluşturur. Bu, hidrojen, oksijen, karbon ve azotun kimyasal özelliklerinin özelliklerinden kaynaklanmaktadır, bunun sonucunda biyolojik işlevleri yerine getiren moleküllerin oluşumu için en uygun oldukları ortaya çıkmıştır. Bu dört element, iki atoma ait elektronların eşleşmesi yoluyla çok güçlü kovalent bağlar oluşturabilir. Kovalent olarak bağlı karbon atomları, sayısız farklı organik molekülün omurgasını oluşturabilir. Karbon atomları oksijen, hidrojen, azot ve ayrıca kükürt ile kolayca kovalent bağlar oluşturduğundan, organik moleküller yapı olarak son derece karmaşık ve çeşitli hale gelir.

Hücre, dört ana elemente ek olarak, gözle görülür miktarlarda (yüzdenin 10. ve 100. kesirleri) içerir. ütü, potasyum, sodyum, kalsiyum, magnezyum, klor, fosfor ve kükürt... Diğer tüm öğeler ( çinko, bakır, iyot, flor, kobalt, manganez ve diğerleri) hücrede çok küçük miktarlarda bulunur ve bu nedenle eser elementler olarak adlandırılır.

Kimyasal elementler inorganik ve organik bileşiklerin bir parçasıdır. İnorganik bileşikler arasında su, mineral tuzlar, karbon dioksit, asitler ve bazlar bulunur. Organik bileşikler proteinler, nükleik asitler, karbonhidratlar, yağlar(lipidler) ve lipoidler.

Bazı proteinler içerir kükürt... Nükleik asitlerin ayrılmaz bir parçası fosfor... Hemoglobin molekülü şunları içerir: ütü, magnezyum bir molekülün yapımında görev alır klorofil... İz elementler, canlı organizmalardaki son derece düşük içeriğe rağmen, hayati süreçlerde önemli bir rol oynar. İyot tiroid hormonunun bir parçasıdır - tiroksin, kobalt- B 12 vitamininin bileşiminde, pankreasın insular kısmının hormonu - insülin - içerir çinko... Bazı balıklarda oksijen taşıyan pigment moleküllerinde demirin yerini bakır alır.

inorganik maddeler

Suçlu

H 2 O, canlı organizmalarda en yaygın bileşiktir. Farklı hücrelerdeki içeriği oldukça geniş bir aralıkta değişir: diş minesinde %10'dan denizanasının vücudunda %98'e kadar, ancak ortalama olarak vücut ağırlığının yaklaşık %80'i kadardır. Suyun hayati süreçleri sağlamadaki son derece önemli rolü, fizikokimyasal özelliklerinden kaynaklanmaktadır. Moleküllerin polaritesi ve hidrojen bağları oluşturma yeteneği, suyu çok sayıda madde için iyi bir çözücü yapar. Hücrede meydana gelen kimyasal reaksiyonların çoğu sadece sulu bir çözeltide gerçekleşebilir. Su ayrıca birçok kimyasal dönüşümde yer alır.

Su molekülleri arasındaki toplam hidrojen bağı sayısı t ile değişir. °. saat ° eriyen buz, t ° 40 ° C'de - yarı yarıya hidrojen bağlarının yaklaşık %15'ini yok eder. Gaz haline geçerken, tüm hidrojen bağları yok edilir. Bu, suyun yüksek özgül ısı kapasitesini açıklar. Dış ortamın sıcaklığı değiştiğinde, su, hidrojen bağlarının kopması veya yeni oluşumu nedeniyle ısıyı emer veya serbest bırakır. Bu sayede hücre içindeki sıcaklık dalgalanmaları ortama göre daha azdır. Yüksek buharlaşma ısısı, bitkilerde ve hayvanlarda verimli ısı transfer mekanizmasının temelini oluşturur.

Bir çözücü olarak su, vücut hücresinin yaşamında önemli bir rol oynayan ozmoz fenomeninde yer alır. Osmoz, çözücü moleküllerinin yarı geçirgen bir zardan bir maddenin bir çözeltisine nüfuz etmesidir. Yarı geçirgen zarlar, çözücü moleküllerinin geçmesine izin veren, ancak bir çözünen molekülünün (veya iyonlarının) geçmesine izin vermeyen zarlardır. Sonuç olarak, ozmoz, su moleküllerinin bir çözelti yönünde tek yönlü bir difüzyonudur.

Mineral tuzlar

İnorganik hücre içi hücrelerin çoğu, ayrışmış veya katı halde tuzlar biçimindedir. Hücredeki ve çevresindeki katyon ve anyon konsantrasyonu aynı değildir. Hücre oldukça fazla K ve çok fazla Na içerir. Hücre dışı ortamda örneğin kan plazmasında, deniz suyunda ise tam tersine çok sodyum ve az potasyum bulunur. Hücre irritabilitesi, Na +, K +, Ca 2+, Mg 2+ iyonlarının konsantrasyonlarının oranına bağlıdır. Çok hücreli hayvanların dokularında K, hücrelerin uyumunu ve sıralı düzenini sağlayan çok hücreli bir maddenin bir parçasıdır. Hücredeki ozmotik basınç ve tamponlama özellikleri büyük ölçüde tuzların konsantrasyonuna bağlıdır. Tamponlama, bir hücrenin içeriğinin hafif alkali reaksiyonunu sabit bir seviyede tutma yeteneğidir. Hücre içinde tamponlama esas olarak H 2 PO 4 ve HPO 4 2 iyonları tarafından sağlanır. Hücre dışı sıvılarda ve kanda H2C03 ve HCO3 - bir tampon rolü oynar. Anyonlar, hücre dışı sıvıların hücresi içindeki reaksiyonun pratik olarak değişmediği için H iyonlarını ve hidroksit iyonlarını (OH -) bağlar. Çözünmeyen mineral tuzları (örneğin kalsiyum fosfat), omurgalıların ve yumuşakça kabuklarının kemik dokusuna güç sağlar.

Hücre organik maddesi

sincaplar

Hücrenin organik maddeleri arasında proteinler hem miktar olarak (hücrenin toplam kütlesinin %10 - 12'si) hem de değer olarak ilk sırada yer alır. Proteinler, monomerleri amino asitler olan yüksek moleküler ağırlıklı polimerlerdir (molekül ağırlığı 6000 ila 1 milyon ve üzeri). Canlı organizmalar, çok daha fazla olmasına rağmen 20 amino asit kullanır. Herhangi bir amino asit, temel özelliklere sahip bir amino grubu (-NH 2) ve asidik özelliklere sahip bir karboksil grubu (-COOH) içerir. İki amino asit, bir su molekülünün salınmasıyla bir HN-CO bağı kurarak bir molekülde birleşir. Bir amino asidin amino grubu ile diğerinin karboksil grubu arasındaki bağa peptit bağı denir. Proteinler, onlarca veya yüzlerce amino asit içeren polipeptitlerdir. Çeşitli proteinlerin molekülleri, moleküler ağırlık, sayı, amino asitlerin bileşimi ve polipeptit zincirindeki düzenlemelerinin sırası bakımından birbirinden farklıdır. Bu nedenle, proteinlerin çok çeşitli olduğu açıktır, her tür canlı organizmadaki sayılarının 10 10 - 10 12 olduğu tahmin edilmektedir.

Spesifik bir dizide kovalent peptit bağları ile bağlanan bir amino asit bağları zincirine, bir proteinin birincil yapısı denir. Hücrelerde proteinler spiral olarak bükülmüş lifler veya toplar (globüller) şeklindedir. Bunun nedeni, doğal bir proteinde, polipeptit zincirinin, onu oluşturan amino asitlerin kimyasal yapısına bağlı olarak kesin olarak tanımlanmış bir şekilde döşenmesidir.

Başlangıçta, polipeptit zinciri kıvrılır. Komşu halkaların atomları arasında çekim oluşur ve özellikle bitişik halkalarda bulunan NH- ve CO- grupları arasında hidrojen bağları oluşur. Bir sarmal içinde bükülmüş bir amino asit zinciri, proteinin ikincil yapısını oluşturur. Sarmalın daha fazla katlanmasının bir sonucu olarak, üçüncül yapı adı verilen her proteine ​​özgü bir konfigürasyon ortaya çıkar. Üçüncül yapı, bazı amino asitlerde bulunan hidrofobik radikaller ve amino asit sisteininin SH grupları (S-S bağları) arasındaki kovalent bağlar arasındaki kohezyon kuvvetlerinin etkisinden kaynaklanmaktadır. Hidrofobik radikaller ve sistein tarafından amino asitlerin sayısı ve bunların polipeptit zincirindeki düzenlenme sırası her protein için özeldir. Sonuç olarak, bir proteinin üçüncül yapısının özellikleri, birincil yapısı tarafından belirlenir. Protein biyolojik aktiviteyi yalnızca üçüncül bir yapı şeklinde gösterir. Bu nedenle, polipeptit zincirindeki bir amino asidin bile değiştirilmesi, proteinin konfigürasyonunda bir değişikliğe ve biyolojik aktivitesinin azalmasına veya kaybolmasına neden olabilir.

Bazı durumlarda protein molekülleri birbirleriyle birleşir ve işlevlerini ancak kompleksler şeklinde yerine getirebilirler. Bu nedenle, hemoglobin dört molekülden oluşan bir komplekstir ve sadece bu formda oksijeni bağlayabilir ve taşıyabilir.Benzer agregalar bir proteinin kuaterner yapısını temsil eder. Bileşimlerine göre, proteinler iki ana sınıfa ayrılır - basit ve karmaşık. Basit proteinler sadece amino asitler nükleik asitlerden (nükleotidler), lipidlerden (lipoproteinler), Me (metalloproteinler), P'den (fosfoproteinler) oluşur.

Proteinlerin hücredeki işlevleri son derece çeşitlidir. En önemlilerinden biri yapı işlevidir: proteinler, tüm hücre zarlarının ve hücre organellerinin yanı sıra hücre içi yapıların oluşumunda rol oynar. Proteinlerin enzimatik (katalitik) rolü son derece önemlidir. Enzimler, hücredeki kimyasal reaksiyonları bir milyon kez değil, 10 ki ve 100 hızlandırır. Motor işlevi, özel kasılma proteinleri tarafından sağlanır. Bu proteinler, hücrelerin ve organizmaların yapabildiği her türlü harekette yer alır: protozoalarda siliaların yanıp sönmesi ve flagellaların atılması, hayvanlarda kas kasılması, bitkilerde yaprakların hareketi vb. Proteinlerin taşıma işlevi kimyasal elementleri bağlamaktır. (örneğin, hemoglobin O) veya biyolojik olarak aktif maddeleri (hormonlar) bağlar ve bunları vücudun doku ve organlarına aktarır. Koruyucu işlev, yabancı proteinlerin veya hücrelerin vücuda girmesine yanıt olarak antikor adı verilen özel proteinlerin üretimi şeklinde ifade edilir. Antikorlar yabancı maddeleri bağlar ve nötralize eder. Proteinler enerji kaynakları olarak önemli bir rol oynamaktadır. Tam bölünme ile, 1g. proteinler 17.6 kJ (~ 4.2 kcal) salınır.

karbonhidratlar

Karbonhidratlar veya sakkaritler - genel formül (CH20) n olan organik maddeler. Çoğu karbonhidrat, su moleküllerinin iki katı H atomuna sahiptir. Bu nedenle, bu maddelere karbonhidrat adı verildi. Canlı bir hücrede karbonhidratlar 1-2, bazen %5'i geçmeyen miktarlarda (karaciğerde, kaslarda) bulunur. Bitki hücreleri, bazı durumlarda içeriğinin kuru madde kütlesinin (tohumlar, patates yumruları vb.) %90'ına ulaştığı karbonhidratlar açısından en zengindir.

Karbonhidratlar basit ve karmaşıktır. Basit karbonhidratlara monosakkaritler denir. Moleküldeki karbonhidrat atomlarının sayısına bağlı olarak monosakkaritler, trioz, tetroz, pentoz veya heksoz olarak adlandırılır. Altı karbon monosakaritten - heksozlar - en önemlileri glikoz, fruktoz ve galaktozdur. Glikoz kanda bulunur (%0.1-0.12). Riboz ve deoksiribozun pentozları, nükleik asitlerin ve ATP'nin bir parçasıdır. Bir molekülde iki monosakkarit birleştirilirse, böyle bir bileşiğe disakkarit denir. Kamış veya şeker pancarından elde edilen yenilebilir şeker, bir glikoz molekülü ve bir fruktoz molekülünden oluşur, süt şekeri glikoz ve galaktozdan oluşur.

Birçok monosakkaritin oluşturduğu kompleks karbonhidratlara polisakkaritler denir. Nişasta, glikojen, selüloz gibi polisakkaritlerin monomeri glikozdur. Karbonhidratlar iki ana işlevi yerine getirir: inşaat ve enerji. Selüloz, bitki hücrelerinin duvarlarını oluşturur. Karmaşık polisakkarit kitin, eklembacaklıların dış iskeletinin ana yapısal bileşeni olarak hizmet eder. Kitin ayrıca mantarlarda yapı işlevini yerine getirir. Karbonhidratlar, hücredeki ana enerji kaynağının rolünü oynar. 1 g karbonhidratın oksidasyonu sürecinde 17.6 kJ (~ 4.2 kcal) açığa çıkar. Bitkilerdeki nişasta ve hayvanlardaki glikojen hücrelerde depolanır ve bir enerji rezervi görevi görür.

Nükleik asitler

Nükleik asitlerin hücredeki önemi çok büyüktür. Kimyasal yapılarının özellikleri, bireysel gelişimin belirli bir aşamasında her dokuda sentezlenen protein moleküllerinin yapısı hakkında bilgilerin yavru hücrelere kalıtım yoluyla depolanması, aktarılması ve iletilmesi olasılığını sağlar. Hücrelerin özelliklerinin ve özelliklerinin çoğu proteinlere bağlı olduğundan, nükleik asitlerin stabilitesinin, hücrelerin ve tüm organizmaların normal işleyişi için en önemli koşul olduğu açıktır. Hücrelerin yapısındaki veya içlerindeki fizyolojik süreçlerin aktivitesinde meydana gelen, dolayısıyla hayati aktiviteyi etkileyen herhangi bir değişiklik. Nükleik asitlerin yapısının incelenmesi, organizmalardaki özelliklerin kalıtımını ve hem bireysel hücrelerin hem de hücresel sistemlerin - doku ve organların işleyiş modellerini anlamak için son derece önemlidir.

2 tip nükleik asit vardır - DNA ve RNA. DNA, çift sarmal oluşturacak şekilde çevrelenmiş iki nükleotid sarmaldan oluşan bir polimerdir. DNA moleküllerinin monomerleri, azotlu bir baz (adenin, timin, guanin veya sitozin), bir karbonhidrat (deoksiriboz) ve bir fosforik asit kalıntısından oluşan nükleotidlerdir. DNA molekülündeki azotlu bazlar, eşit olmayan sayıda H-bağıyla birbirine bağlıdır ve çiftler halinde düzenlenir: adenin (A) her zaman timine (T), guanin (G) sitozine (C) karşıdır.

Nükleotidler birbirlerine tesadüfen değil, seçici olarak bağlıdırlar. Adenin ile timin ve guanin ile sitozin ile seçici olarak etkileşime girme yeteneğine tamamlayıcılık denir. Bazı nükleotitlerin tamamlayıcı etkileşimi, atomların moleküllerindeki uzaysal düzenlemesinin özellikleriyle açıklanır, bu da birbirlerine yaklaşmalarına ve H-bağları oluşturmalarına izin verir. Polinükleotit zincirinde, bitişik nükleotitler, şeker (deoksiriboz) ve bir fosforik asit tortusu aracılığıyla bağlanır. RNA, DNA gibi, monomerleri nükleotit olan bir polimerdir. Üç nükleotidin azotlu bazları, DNA'yı (A, G, C) oluşturanlarla aynıdır; dördüncüsü - urasil (U) - RNA molekülünde timin yerine bulunur. RNA nükleotitleri, DNA nükleotitlerinden ve bunlara dahil edilen karbonhidratın yapısından farklıdır (disoksiriboz yerine riboz).

RNA zincirinde, nükleotitler, bir nükleotidin ribozu ile diğerinin fosforik asit tortusu arasında kovalent bağların oluşumuyla bağlanır. İki iplikli RNA'nın yapısı farklıdır. İki sarmallı RNA'lar, bir dizi virüsteki genetik bilginin koruyucularıdır, yani. kromozomların işlevlerini yerine getirirler. Tek iplikli RNA'lar, proteinlerin yapısı hakkındaki bilgilerin kromozomdan sentezlendikleri yere transferini gerçekleştirir ve proteinlerin sentezinde yer alır.

Tek sarmallı RNA'nın birkaç türü vardır. Adları, gerçekleştirilen işlevden veya hücredeki konumundan kaynaklanmaktadır. Sitoplazmanın RNA'sının çoğu (%80-90'a kadar) ribozomlarda bulunan ribozomal RNA'dır (rRNA). RRNA molekülleri nispeten küçüktür ve ortalama 10 nükleotitten oluşur. Ribozomlara sentezlenecek proteinlerdeki amino asitlerin dizisi hakkında bilgi taşıyan başka bir RNA türü (mRNA). Bu RNA'ların boyutu, sentezlendikleri DNA segmentinin uzunluğuna bağlıdır. Taşıma RNA'ları çeşitli işlevlere hizmet eder. Amino asitleri protein sentezi bölgesine iletirler, transfer edilen amino aside karşılık gelen triplet ve RNA'yı "tanıırlar" (tamamlayıcılık ilkesine göre) ve amino asidin ribozom üzerinde tam oryantasyonunu gerçekleştirirler.

yağlar ve lipidler

Yağlar, yüksek moleküler ağırlıklı yağ asitleri ve gliserol trihidrik alkolün bileşikleridir. Yağlar suda çözünmezler - hidrofobiktirler. Hücre her zaman lipoid adı verilen diğer kompleks hidrofobik yağ benzeri maddeler içerir. Yağların temel işlevlerinden biri enerjidir. 1 g yağın CO 2 ve H 2 O'ya bölünmesi sırasında büyük miktarda enerji açığa çıkar - 38.9 kJ (~ 9.3 kcal). Hücredeki yağ içeriği, kuru madde ağırlığının %5-15'i arasında değişmektedir. Canlı doku hücrelerinde yağ miktarı %90'a çıkar. Hayvan (ve kısmen bitki) dünyasında yağların ana işlevi depolamadır.

1 g yağın (karbondioksit ve suya) tamamen oksidasyonu ile yaklaşık 9 kcal enerji açığa çıkar. (1 kcal = 1000 kalori; kalori (cal, cal), 101.325 kPa'lık standart bir atmosfer basıncında 1 °C'de 1 ml suyu ısıtmak için gereken ısı miktarına eşit, sistemik olmayan bir iş ve enerji birimidir; 1 kcal = 4,19 kJ) ... Oksidasyon sırasında (vücutta) 1 g protein veya karbonhidrat sadece yaklaşık 4 kcal / g salınır. Tek hücreli diatomlardan dev köpekbalıklarına kadar çok çeşitli su organizmalarında yağ yüzer ve ortalama vücut yoğunluğunu azaltır. Hayvansal yağların yoğunluğu yaklaşık 0.91-0.95 g/cm³'tür. Omurgalıların kemik yoğunluğu 1.7-1.8 g/cm³'e yakındır ve diğer dokuların çoğunun ortalama yoğunluğu 1 g/cm³'e yakındır. Ağır bir iskeleti "dengelemek" için çok fazla yağa ihtiyaç olduğu açıktır.

Yağlar ve lipidler de bir yapı işlevi görür: hücre zarlarının bir parçasıdırlar. Zayıf termal iletkenliği nedeniyle, yağ koruyucu bir işlev görebilir. Bazı hayvanlarda (foklar, balinalar), deri altı yağ dokusunda 1 m kalınlığa kadar bir tabaka oluşturarak birikir.Bazı lipoidlerin oluşumu, bir dizi hormonun sentezinden önce gelir. Sonuç olarak, bu maddeler aynı zamanda metabolik süreçleri düzenleme işlevine de sahiptir.

Hücrenin biyolojisi genellikle okul müfredatlarının her biri tarafından bilinir. Sizi bir zamanlar öğrendiklerinizi hatırlamaya ve onun hakkında yeni bir şeyler keşfetmeye davet ediyoruz. "Kafes" adı, 1665 gibi erken bir tarihte İngiliz R. Hooke tarafından önerildi. Ancak sistematik olarak incelenmeye başlanması ancak 19. yüzyılda olmuştur. Bilim adamları, diğer şeylerin yanı sıra hücrenin vücuttaki rolüyle ilgilendiler. Birçok farklı organ ve organizmanın (yumurta, bakteri, sinir, eritrositler) bileşiminde olabileceği gibi bağımsız organizmalar (protozoa) da olabilirler. Tüm çeşitliliklerine rağmen, işlevlerinde ve yapılarında pek çok ortak nokta vardır.

hücre fonksiyonları

Hepsi formda ve genellikle işlevde farklıdır. Bir organizmanın doku ve organlarının hücreleri de oldukça farklı olabilir. Bununla birlikte, hücre biyolojisi, tüm çeşitlerinde bulunan işlevleri ayırt eder. Protein sentezinin her zaman gerçekleştiği yer burasıdır. Bu süreç kontrol edilir.Protein sentezlemeyen bir hücre esasen ölüdür. Canlı bir hücre, bileşenleri sürekli değişen bir hücredir. Bununla birlikte, ana madde sınıfları değişmeden kalır.

Hücredeki tüm işlemler enerji kullanılarak gerçekleştirilir. Bunlar beslenme, solunum, üreme, metabolizmadır. Bu nedenle, canlı bir hücre, enerji alışverişinin her zaman içinde gerçekleşmesi ile karakterize edilir. Her birinin ortak en önemli özelliği vardır - enerji depolama ve harcama yeteneği. Diğer işlevler arasında bölünme ve sinirlilik bulunur.

Tüm canlı hücreler, çevrelerindeki kimyasal veya fiziksel değişikliklere cevap verebilir. Bu özelliğe uyarılabilirlik veya sinirlilik denir. Hücrelerde uyarıldığında maddelerin bozunma hızı ve biyosentez, sıcaklık ve oksijen tüketimi değişir. Bu durumda, kendilerine özgü işlevleri yerine getirirler.

hücre yapısı

Biyoloji gibi bir bilimde yaşamın en basit formu olarak kabul edilmesine rağmen, yapısı oldukça karmaşıktır. Hücreler, hücreler arası maddede bulunur. Onlara nefes alma, beslenme ve mekanik güç sağlar. Çekirdek ve sitoplazma, her hücrenin ana yapı taşlarıdır. Her biri, yapı elemanı bir molekül olan bir zarla kaplıdır. Biyoloji, zarın birçok molekülden oluştuğunu belirlemiştir. Birkaç katman halinde düzenlenirler. Membran nedeniyle, maddeler seçici olarak nüfuz eder. Sitoplazmada organeller vardır - en küçük yapılar. Bunlar endoplazmik retikulum, mitokondri, ribozomlar, hücre merkezi, Golgi kompleksi, lizozomlardır. Bu makalede sunulan resimleri inceleyerek hücrelerin neye benzediğini daha iyi anlayacaksınız.

Zar

Endoplazmik retikulum

Bu organoid, sitoplazmanın orta kısmında yer aldığı için adlandırılmıştır (Yunancadan "endon" kelimesi "iç" olarak çevrilir). EPS, çeşitli şekil ve boyutlarda veziküller, tübüller, tübüllerden oluşan çok dallı bir sistemdir. Membranlardan sınırlandırılırlar.

İki tür EPS vardır. Birincisi, yüzeyi granüller (taneler) ile noktalı sarnıçlar ve borulardan oluşan granülerdir. EPS'nin ikinci türü agranülerdir, yani pürüzsüzdür. Granalar ribozomlardır. Hayvan embriyolarının hücrelerinde esas olarak granüler EPS'nin gözlenmesi ilginçtir, yetişkin formlarında ise genellikle agranülerdir. Bildiğiniz gibi ribozomlar sitoplazmada protein sentezinin yapıldığı yerdir. Buna dayanarak, granüler EPS'nin ağırlıklı olarak aktif protein sentezinin gerçekleştiği hücrelerde meydana geldiği varsayılabilir. Agranüler ağın esas olarak lipidlerin, yani yağların ve çeşitli yağ benzeri maddelerin aktif sentezinin gerçekleştiği hücrelerde temsil edildiğine inanılmaktadır.

Her iki EPS türü de sadece organik maddelerin sentezinde yer almaz. Burada bu maddeler biriktirilir ve ayrıca gerekli yerlere taşınır. EPS, çevre ile hücre arasında meydana gelen metabolizmayı da düzenler.

ribozomlar

mitokondri

Enerji organelleri, mitokondriyi (yukarıda resmedilmiştir) ve kloroplastları içerir. Mitokondri, her hücrede bir tür enerji istasyonudur. İçlerinde besinlerden enerji elde edilir. Mitokondri şekil olarak değişkendir, ancak çoğu zaman granüller veya filamentlerdir. Sayıları ve büyüklükleri sabit değildir. Belirli bir hücrenin fonksiyonel aktivitesinin ne olduğuna bağlıdır.

Bir elektron mikrografına bakarsanız, mitokondrinin iki zarı olduğunu görebilirsiniz: iç ve dış. İç kısım, enzimlerle kaplı çıkıntılar (cristae) oluşturur. Kristaların varlığı nedeniyle toplam mitokondriyal yüzey artar. Bu, enzimlerin aktivitesinin aktif olarak devam etmesi için önemlidir.

Bilim adamları mitokondride spesifik ribozomlar ve DNA buldular. Bu, bu organellerin hücre bölünmesi sırasında kendi kendilerine üremelerini sağlar.

kloroplastlar

Kloroplastlara gelince, şekil olarak çift kabuklu (iç ve dış) bir disk veya küredir. Bu organoidin içinde ayrıca hem iç zarla hem de kendi aralarında ilişkili ribozomlar, DNA ve grana - özel zar oluşumları vardır. Klorofil tam olarak gran membranlarda bulunur. Bu sayede güneş ışığının enerjisi kimyasal enerji adenozin trifosfata (ATP) dönüştürülür. Kloroplastlarda karbonhidratların (su ve karbondioksitten oluşan) sentezinde kullanılır.

Katılıyorum, yukarıda sunulan bilgileri sadece biyolojide testi geçmek için bilmeniz gerekmiyor. Hücre, vücudumuzun yapıldığı yapı malzemesidir. Ve tüm canlı doğa, karmaşık bir hücre topluluğudur. Gördüğünüz gibi, içlerinde öne çıkan birçok bileşen var. İlk bakışta, bir hücrenin yapısını incelemek kolay bir iş değilmiş gibi görünebilir. Ancak, bakarsanız, bu konu o kadar da zor değil. Biyoloji gibi bir bilimde iyi bilgi sahibi olmak için onu bilmeniz gerekir. Hücrenin bileşimi, temel temalarından biridir.

Tüm canlılar gibi insan vücudu da hücrelerden oluşur. Vücudun hücresel yapısı nedeniyle büyümesi, üremesi, hasarlı organ ve dokuların restorasyonu ve diğer aktivite biçimleri mümkündür. Hücrelerin şekli ve boyutu farklıdır ve gerçekleştirdikleri işleve bağlıdır.

Her hücrede iki ana kısım ayırt edilir - sitoplazma ve çekirdek, sitoplazma sırayla organelleri içerir - hayati aktivitesini sağlayan en küçük hücre yapıları (mitokondri, ribozomlar, hücre merkezi vb.). Çekirdekte, hücre bölünmesinden önce özel ipliksi gövdeler oluşur - kromozomlar. Hücrenin dışı, bir hücreyi diğerinden ayıran bir zarla kaplıdır. Hücreler arasındaki boşluk, sıvı hücreler arası madde ile doldurulur. Membranın temel işlevi, çeşitli maddelerin hücreye seçici olarak girmesini ve metabolik ürünlerin hücreden uzaklaştırılmasını sağlamaktır.

İnsan vücudunun hücreleri, çeşitli inorganik (su, mineral tuzlar) ve organik maddelerden (karbonhidratlar, yağlar, proteinler ve nükleik asitler) oluşur.

Karbonhidratlar karbon, hidrojen ve oksijenden oluşur; birçoğu suda kolayca çözünür ve hayati süreçlerin uygulanması için ana enerji kaynaklarıdır.

Yağlar, karbonhidratlarla aynı kimyasal elementlerden oluşur; suda çözünmezler. Yağlar hücre zarlarının bir parçasıdır ve aynı zamanda vücutta önemli bir enerji kaynağıdır.

Proteinler, hücrelerin ana yapı taşlarıdır. Proteinlerin yapısı karmaşıktır: bir protein molekülü büyüktür ve onlarca ve yüzlerce daha basit bileşikten - amino asitlerden oluşan bir zincirdir. Birçok protein, hücredeki biyokimyasal süreçlerin seyrini hızlandıran enzimler olarak hizmet eder.

Hücre çekirdeğinde üretilen nükleik asitler karbon, oksijen, hidrojen ve fosfordan oluşur. İki tür nükleik asit vardır:

1) deoksiribonükleik asit (DNA) kromozomlarda bulunur ve hücre proteinlerinin bileşimini ve kalıtsal özelliklerin ve özelliklerin ebeveynlerden yavrulara transferini belirler;

2) ribonükleik asit (RNA) - bu hücrenin karakteristik proteinlerinin oluşumu ile ilişkilidir.

HÜCRE FİZYOLOJİSİ

Canlı bir hücrenin bir takım özellikleri vardır: metabolize etme ve üreme yeteneği, sinirlilik, büyüme ve hareketlilik, temelinde tüm organizmanın işlevlerinin gerçekleştirildiği.

Sitoplazma ve hücre çekirdeği, vücuda sindirim sistemi yoluyla giren maddelerden oluşur. Sindirim sürecinde, kanla hücreye getirilen daha basit bileşiklerin oluşumu ile karmaşık organik maddelerin kimyasal ayrışması meydana gelir. Kimyasal bozunma sırasında açığa çıkan enerji, hücrelerin hayati aktivitesini sürdürmek için kullanılır. Biyosentez sürecinde, hücreye giren basit maddeler, içinde karmaşık organik bileşikler halinde işlenir. Atık ürünler - karbondioksit, su ve diğer bileşikler - kan, hücreden böbreklere, akciğerlere ve cilde taşınır ve bu da onları dış ortama bırakır. Böyle bir metabolizmanın bir sonucu olarak, hücrelerin bileşimi sürekli olarak yenilenir: içlerinde bazı maddeler oluşur, diğerleri yok edilir.

Canlı bir sistemin temel bir birimi olarak hücre, sinirlilik, yani dış ve iç etkilere cevap verme yeteneğine sahiptir.

İnsan vücudundaki çoğu hücre dolaylı bölünme ile çoğalır. Bölünmeden önce her kromozom çekirdekte bulunan maddeler tarafından tamamlanır ve çift olur.

Dolaylı fisyon süreci birkaç aşamadan oluşur.

1. Çekirdek hacminin artması; her çiftin kromozomlarının birbirinden ayrılması ve hücre içinde dağılımı; bölünme milinin hücre merkezinden oluşumu.

2. Kromozomların hücre ekvator düzleminde birbirine göre hizalanması ve iğ ipliklerinin bunlara bağlanması.

3. Eşleştirilmiş kromozomların merkezden hücrenin zıt kutuplarına doğru sapması.

4. Ayrılan kromozomlardan iki çekirdeğin oluşması, bir daralmanın ortaya çıkması ve ardından hücre gövdesi üzerinde bir septum.

Böyle bir bölünmenin bir sonucu olarak, iki yavru hücre arasında, kalıtsal özelliklerin ve organizmanın özelliklerinin taşıyıcıları olan kromozomların doğru bir dağılımı sağlanır.

Hücreler hacimce artarak büyüyebilir ve bazıları hareket etme yeteneğine sahiptir.