teoria celulei- una dintre generalizările biologice universal recunoscute, care afirmă unitatea principiului de structură și dezvoltare a lumii plantelor, animalelor și altor organisme vii cu structură celulară, în care celula este considerată ca un singur element structural al organismelor vii.

Teoria celulară este o teorie fundamentală pentru biologie, formulată la mijlocul secolului al XIX-lea, care a oferit o bază pentru înțelegerea legilor lumii vii și pentru dezvoltarea doctrinei evoluționiste. Matthias Schleiden și Theodor Schwann au formulat teoria celulară pe baza multor studii despre celulă (1838). Rudolf Virchow mai târziu (1858) a completat-o ​​cu cea mai importantă prevedere (fiecare celulă provine dintr-o altă celulă).

Schleiden și Schwann, rezumând cunoștințele disponibile despre celulă, au demonstrat că celula este unitatea de bază a oricărui organism. Celulele animalelor, plantelor și bacteriilor au o structură similară. Mai târziu, aceste concluzii au devenit baza pentru demonstrarea unității organismelor. T. Schwann și M. Schleiden au introdus conceptul fundamental al celulei în știință: nu există viață în afara celulelor. Teoria celulară a fost completată și editată de fiecare dată.

Prevederi ale teoriei celulare a lui Schleiden-Schwann

∙ Toate animalele și plantele sunt formate din celule.

∙ Plantele și animalele cresc și se dezvoltă prin formarea de noi celule.

∙ O celulă este cea mai mică unitate a vieții, iar întregul organism este o colecție de celule.

∙ Principalele prevederi ale teoriei celulare moderne[modifica | edita sursa]

∙ O celulă este o unitate elementară, funcțională, a structurii tuturor viețuitoarelor. (Cu excepția virușilor care nu au o structură celulară)

∙ Celula - un singur sistem, include multe elemente interconectate natural, reprezentând o formațiune holistică, formată din unități funcționale conjugate - organoizi.

∙ Celulele tuturor organismelor sunt omoloage.

∙ Celula apare numai prin divizarea celulei mamă.

∙ Un organism multicelular este un sistem complex de mai multe celule unite

și integrate în sisteme de țesuturi și organe conectate între ele.

∙ Celulele organismelor pluricelulare sunt totipotente.

Metode de studiu a celulelor.

1. Metoda microscopiei cu lumină.

Puterea de rezoluție a unui microscop ușor este de ~0,1 - 0,2 micrometri.

Varietăți de microscopie luminoasă: contrast de fază, fluorescență și microscopie de polarizare.

2. Metoda microscopiei electronice. Rezoluție ~0,10 nanometri.Metode pentru studiul celulelor fixe.

3. metode histologice.

Metode de fixare, preparare a preparatelor cu colorarea lor ulterioară.

4. Metodele citochimice sunt colorarea selectivă a diferitelor elemente chimice (componente) unei celule (ADN, proteine...).

5. Metodele morfologice sunt o metodă cantitativă care studiază parametrii principalelor structuri celulare.

6. Metoda izotopilor marcați.

Se folosesc atomi de carbon sau hidrogen grei. Acești atomi marcați sunt incluși în precursorii pentru sinteza anumitor molecule. De exemplu: în sinteza ADN-ului se folosește timidina marcată H3 - un precursor al timinei.

7. Pentru detectarea etichetei în citologie, se utilizează metoda autoradiografiei. Preparatele histologice se fac si se acopera cu o emulsie fotografica la intuneric, se pastreaza un anumit timp la o anumita temperatura, apoi se dezvolta preparatele cu ajutorul fotoreactivilor, in timp ce semnul este depistat sub forma de boabe de argint. Această metodă a fost folosită pentru a determina parametrii ciclului mitotic.

8. Metoda de fracţionare celulară permite studierea componentelor intracelulare. Celulele sunt distruse, plasate în centrifuge speciale, iar diferitele componente celulare sunt precipitate la viteze diferite de centrifugare.

9. Metoda analizei prin difracție cu raze X este utilizată pentru a studia rețeaua cristalină a nucleului unui atom.

Metode de studiu a celulelor vii.

10. Metoda structurilor celulare face posibilă studierea unei celule vii.

11. metoda microchirurgiei. De exemplu: implantarea unui microelectrod.

12. Metode de clonare.

11. Nucleul celular, organizarea lui, scopul. cromatina nucleară.

Nucleul (nucleul latin) este una dintre componentele structurale ale unei celule eucariote care conține informații genetice (molecule de ADN) și îndeplinește următoarele funcții:

1) stocarea și reproducerea informațiilor genetice 2) reglarea proceselor metabolice care au loc în celulă

Forma nucleului depinde în mare măsură de forma celulei și poate fi complet neregulată. Nucleele distinctive sunt sferice, multilobate. Invaginările și excrescențele membranei nucleare măresc semnificativ suprafața nucleului și, prin urmare, sporesc legătura dintre structurile și substanțele nucleare și citoplasmatice.

Structura nucleului Nucleul este înconjurat de o înveliș, care constă din două membrane cu o structură tipică.

Membrana nucleară exterioară de la suprafața orientată spre citoplasmă este acoperită cu ribozomi, membrana interioară este netedă.

Învelișul nuclear face parte din sistemul membranei celulare. Excrescențe ale membranei nucleare exterioare sunt conectate la canalele reticulului endoplasmatic, formând un singur sistem de canale comunicante. Schimbul de substanțe între nucleu și citoplasmă se realizează în două moduri principale. În primul rând, membrana nucleară este pătrunsă cu numeroși pori prin care se fac schimb de molecule între nucleu și citoplasmă. În al doilea rând, substanțele de la nucleu la citoplasmă și înapoi pot ajunge din cauza striurilor proeminențelor și excrescentelor membranei nucleare. În ciuda schimbului activ de substanțe între nucleu și citoplasmă, membrana nucleară limitează conținutul nuclear din citoplasmă, oferind astfel diferențe în compoziția chimică a sucului nuclear și a citoplasmei.Acest lucru este necesar pentru funcționarea normală a structurilor nucleare.

Conținutul nucleului este împărțit în suc nuclear, cromatină și nucleol.

Într-o celulă vie, sucul nuclear arată ca o masă fără structură care umple golurile dintre structurile nucleului. Compoziția sucului nuclear include diverse proteine, inclusiv majoritatea enzimelor nucleare, proteine ​​cromatinei și proteine ​​ribozomale.Sucul nuclear conține, de asemenea, nucleotide libere necesare pentru a construi molecule de ADN și ARN, aminoacizi, toate tipurile de ARN, precum și produse. a nucleolului și a cromatinei transportate apoi de la nucleu la citoplasmă.

Cromatina (atunci croma-culoare grecească, culoare) se numește bulgări, granule și structuri asemănătoare rețelei ale nucleului, care sunt colorate intens cu niște coloranți și diferă ca formă de nucleol. Cromatina conține ADN și proteine ​​și este o secțiune spiralizată și compactată de cromozomi.Secțiunile spiralizate ale cromozomilor sunt inactive genetic.

Rolul lor specific - transferul de informații genetice - poate fi îndeplinit doar de secțiuni despiralizate, nerăsucite ale cromozomilor, care, datorită grosimii lor mici, nu sunt vizibile la microscopul optic.

A treia structură caracteristică celulei este nucleolul. Este un corp rotund dens scufundat în suc nuclear. În nucleele diferitelor celule, precum și în nucleul aceleiași celule, în funcție de starea sa funcțională, numărul de nucleoli poate varia de la 1 la 5-7 sau mai mult. Numărul de nucleoli poate depăși numărul de cromozomi din set; aceasta se întâmplă din cauza reduplicării selective a genelor responsabile de sinteza ARNr. Există nucleoli numai în nucleele care nu se divizează; în timpul mitozei, aceștia dispar din cauza spiralizării cromozomilor și eliberării tuturor ribozomilor formați anterior în citoplasmă, iar după terminarea diviziunii, aceștia reapar.

Nucleolul nu este o structură independentă a nucleului. Se formează în jurul regiunii cromozomului în care este codificată structura ARNr. Această secțiune a cromozomului - gena - se numește organizator nucleolar (NOR), iar pe ea are loc sinteza ARNr.

Pe lângă acumularea de ARNr, în nucleol se formează subunități de ribozom, care apoi se deplasează în citoplasmă și, combinate cu participarea cationilor Ca2+, formează ribozomi integrali capabili să participe la biosinteza proteinelor.

Astfel, nucleolul este o acumulare de r-ARN și ribozomi în diferite stadii de formare, care se bazează pe o regiune cromozomală care poartă o genă - un organizator nucleolar care conține informații ereditare despre structura r-ARN.

12. Structura și funcțiile membranelor celulare.

Membrana celulară (sau citolema, sau plasmolema, sau membrana plasmatică) separă conținutul oricărei celule de mediul extern, asigurând integritatea acesteia; reglează schimbul dintre celulă și mediu; membranele intracelulare împart celula în compartimente, compartimente sau organite închise specializate, în care anumite condiții mediu inconjurator.

Toate membranele biologice au caracteristici și proprietăți structurale comune. În prezent, modelul fluid-mozaic al structurii membranei este în general acceptat. Baza membranei este un strat dublu lipidic, format în principal din fosfolipide. Fosfolipidele sunt trigliceride în care un rest de acid gras este înlocuit cu un rest de acid fosforic; secțiunea moleculei în care se află reziduul de acid fosforic se numește cap hidrofil, secțiunile în care se află reziduurile de acizi grași se numesc cozi hidrofobe. În membrană, fosfolipidele sunt dispuse într-o manieră strict ordonată: cozile hidrofobe ale moleculelor se confruntă unele cu altele, iar capetele hidrofile sunt îndreptate spre exterior, spre apă.

Pe lângă lipide, membrana conține proteine ​​(în medie ≈ 60%). Ele determină majoritatea funcțiilor specifice ale membranei (transportul anumitor molecule, cataliza reacțiilor, primirea și transformarea semnalelor de la mediu inconjurator si etc.). Există: 1) proteine ​​periferice (situate pe suprafața exterioară sau interioară a stratului dublu lipidic), 2) proteine ​​semi-integrale (cufundate în stratul dublu lipidic la diferite adâncimi), 3) proteine ​​​​integrale sau transmembranare (permează membrana). prin contactul cu exteriorul și cu mediul intern al celulei). Proteinele integrale în unele cazuri sunt numite care formează canale sau canal, deoarece pot fi considerate canale hidrofile prin care moleculele polare trec în celulă (componenta lipidică a membranei nu le-ar lăsa să treacă).

Membrana poate conține carbohidrați (până la 10%). Componenta glucidica a membranelor este reprezentata de lanturi de oligozaharide sau polizaharide asociate cu molecule proteice (glicoproteine) sau lipide (glicolipide). Practic, carbohidrații sunt localizați pe suprafața exterioară a membranei. Carbohidrații asigură funcții de receptor ale membranei. În celulele animale, glicoproteinele formează un complex epimembranar - glicocalixul, care are o grosime de câteva zeci de nanometri. Mulți receptori celulari sunt localizați în ea, cu ajutorul ei are loc aderența celulară.

Moleculele de proteine, carbohidrați și lipide sunt mobile, capabile să se deplaseze în planul membranei. Grosimea membranei plasmatice este de aproximativ 7,5 nm.

Funcțiile membranelor Membranele îndeplinesc următoarele funcții:

1. separarea conținutului celular de mediul extern,

2. reglarea metabolismului dintre celulă și mediu,

3. diviziunea celulară în compartimente ("compartimente"),

4. amplasarea „conveioarelor enzimatice”,

5. asigurarea comunicării între celulele din țesuturile organismelor multicelulare (adeziune),

6. recunoașterea semnalului.

Cea mai importantă proprietate a membranelor este permeabilitatea selectivă, adică. membranele sunt foarte permeabile la unele substanțe sau molecule și slab permeabile (sau complet impermeabile) la altele. Această proprietate stă la baza funcției de reglare a membranelor, care asigură schimbul de substanțe între celulă și mediul extern. Procesul de trecere a substanțelor prin membrana celulară se numește transport de substanțe. Distingeți: 1) transport pasiv - procesul de trecere a substanțelor, mergând fără energie; 2) transportul activ - procesul de trecere a substanțelor, mergând cu costurile energetice.

13. Acizi nucleici. ADN-ul, structura și rolul său în celulă.

Acizii nucleici sunt biopolimeri ai organismelor vii care conțin fosfor care asigură stocarea și transmiterea informațiilor ereditare. Au fost descoperite în 1869 de biochimistul elvețian F. Miescher în nucleele leucocitelor, spermatozoizii de somon. Ulterior, acizii nucleici au fost găsiți în toate celulele vegetale și animale, viruși, bacterii și ciuperci.

În natură, există două tipuri de acizi nucleici - dezoxiribonucleici (ADN) și ribonucleici (ARN). Diferența de nume se explică prin faptul că molecula de ADN conține zahăr dezoxiriboză cu cinci atomi de carbon, iar molecula de ARN conține riboză. În prezent, sunt cunoscute un număr mare de varietăți de ADN și ARN, care diferă unele de altele ca structură și semnificație în metabolism.

ADN-ul este localizat în principal în cromozomii nucleului celular (99% din totalul ADN-ului celular), precum și în mitocondrii și cloroplaste. ARN face parte din ribozomi; Moleculele de ARN se găsesc și în citoplasmă, matricea plastidelor și mitocondrii.

Nucleotidele sunt componentele structurale ale acizilor nucleici. Acizii nucleici sunt biopolimeri ai căror monomeri sunt nucleotide.

Nucleotidele sunt substanțe complexe. Fiecare nucleotidă conține o bază azotată, un zahăr cu cinci atomi de carbon (riboză sau dezoxiriboză) și un reziduu de acid fosforic.

Există cinci baze azotate principale: adenină, guanină, uracil, timină și citozină. Primele două sunt purine; moleculele lor constau din două inele, primul conține cinci membri, al doilea

Şase. Următoarele trei sunt pirimidine și au un inel cu cinci membri.Numele nucleotidelor sunt derivate din numele bazelor azotate corespunzătoare; ambele sunt indicate cu majuscule: adenina - adenilat (A), guanina - guanilat (G), citozina - citidilat (C), timina - timidilat (T), uracil - uridilat (U).

Numărul de nucleotide dintr-o moleculă de acid nucleic variază de la 80 în moleculele de ARN de transport la câteva sute de milioane în ADN.

ADN. Molecula de ADN este formată din două lanțuri de polinucleotide răsucite elicoidal unul față de celălalt.

V Compoziția nucleotidelor moleculei de ADN include patru tipuri de baze azotate: adenină, guanină, timină și citocină. VÎntr-un lanț polinucleotidic, nucleotidele adiacente sunt interconectate prin legături covalente care se formează între gruparea fosfat a unei nucleotide și gruparea hidroxil de 3" a pentozei alteia. Astfel de legături se numesc legături fosfodiester. Gruparea fosfat formează o punte între cele 3. „-carbonul unui ciclu de pentoză și următorul 5- carbon. Coloana vertebrală a lanțurilor de ADN este astfel formată din reziduuri de zahăr-fosfat (Fig. 1.2).

Deși ADN-ul conține patru tipuri de nucleotide, datorită secvenței diferite a aranjamentului lor într-un lanț lung, se realizează o mare varietate a acestor molecule. Lanțul polinucleotidic ADN este răsucit sub forma unei spirale ca o scară în spirală și este conectat la un alt lanț complementar acestuia folosind legături de hidrogen formate între adenină și timină (două legături), precum și guanină și citozină (trei legături). Nucleotidele A și T, G și C se numesc complementare.

V Ca rezultat, în orice organism, numărul de nucleotide adenil este egal cu numărul de timidil, iar numărul de nucleotide guanil este egal cu numărul de citidil. Acest model se numește „regula lui Chargaff”. Datorită acestei proprietăți, secvența nucleotidelor dintr-un lanț determină secvența lor în altul. Această capacitate de a combina selectiv nucleotidele se numește complementaritate, iar această proprietate stă la baza formării de noi molecule de ADN bazate pe molecula originală (replicare, adică dublare).

Lanțurile din molecula de ADN sunt direcționate opus (antiparalelism). Deci, dacă pentru un lanț alegem direcția de la capătul "Z" la capătul 5, atunci al doilea lanț cu această direcție va fi orientat opus primului - de la capătul 5 până la capătul Z ", cu alte cuvinte, „capul” unui lanț este legat de „coada” celuilalt și invers.

Pentru prima dată, un model al moleculei de ADN a fost propus în 1953 de către omul de știință american J. Watson și englezul F. Crick, pe baza datelor lui E. Chargaff privind raportul dintre bazele purinice și pirimidinice ale moleculelor de ADN și rezultatele analizei de difracție de raze X obținute

M. Wilkins şi R. Franklin. Watson, Crick și Wilkins au primit Premiul Nobel în 1962 pentru dezvoltarea unui model dublu catenar al moleculei de ADN.

ADN-ul este cea mai mare moleculă biologică. Lungimea lor variază de la 0,25 (la unele bacterii) la 40 mm (la om). Aceasta este mult mai mare decât cea mai mare moleculă de proteină, care, atunci când este desfășurată, atinge o lungime de cel mult 100-200 nm. Masa unei molecule de ADN este de 6x10-12 g.

Diametrul moleculei de ADN este de 2 nm, pasul elicei este de 3,4 nm; fiecare tură a helixului conține 10 perechi de baze. Structura elicoidală este menținută prin numeroase legături de hidrogen între baze azotate complementare și interacțiuni hidrofobe. Moleculele de ADN ale organismelor eucariote sunt liniare. La procariote, ADN-ul, dimpotrivă, este închis într-un inel și nu are nici 3, nici 5 terminale.

Când condițiile se schimbă, ADN-ul, ca și proteinele, poate sub-. suferă denaturare, care se numește topire. Odată cu revenirea treptată la condițiile normale, ADN-ul renaște. Funcția ADN-ului este stocarea, transmiterea și reproducerea într-un număr de generații de informații genetice. ADN-ul oricărei celule codifică informații despre toate proteinele unui organism dat, despre care proteine, în ce secvență și în ce cantitate vor fi sintetizate. Secvența de aminoacizi din proteine ​​este înregistrată în ADN prin așa-numitul cod genetic (triplet).

Principala proprietate a ADN-ului este capacitatea sa de a se replica.

Replicarea este procesul de auto-dublare a moleculelor de ADN, care are loc sub controlul enzimelor. Replicarea are loc înaintea fiecărei diviziuni nucleare. Începe cu faptul că helixul ADN-ului este derulat temporar sub acțiunea enzimei ADN polimerază. Pe fiecare dintre lanțurile formate după ruperea legăturilor de hidrogen, o catenă fiică de ADN este sintetizată conform principiului complementarității. Materialul pentru sinteză sunt nucleotidele libere care se află în nucleu (Fig. 1.3).

Astfel, fiecare lanț de polinucleotide acționează ca un șablon pentru un nou lanț complementar (prin urmare, procesul de dublare a moleculelor de ADN se referă la reacțiile de sinteză a șablonului). Rezultatul sunt două molecule de ADN, fiecare dintre ele „un lanț rămâne din molecula părinte (jumătate), iar celălalt este nou sintetizat. Mai mult, un lanț nou este sintetizat continuu, iar al doilea - primul sub formă de fragmente scurte, care sunt apoi cusute într-un lanț lung o enzimă specială-ADN ligază. Ca urmare a replicării, două noi molecule de ADN sunt o copie exactă a moleculei originale.

Semnificația biologică a replicării constă în transferul exact al informațiilor ereditare de la celula mamă la celulele fiice, care are loc în timpul diviziunii celulelor somatice.

14. Acizi ribonucleici, tipurile, structura, scopul lor.

ARN. Structura moleculelor de ARN este în multe privințe similară cu structura moleculelor de ADN. Cu toate acestea, există și o serie de diferențe semnificative. În molecula de ARN, în loc de deoxiriboză, nucleotidele conțin riboză, iar în locul nucleotidei timidil (T) - nucleotid uridil (U). Principala diferență față de ADN este că molecula de ARN este o singură catenă. Cu toate acestea, nucleotidele sale sunt capabile să formeze legături de hidrogen între ele (de exemplu, în molecule de ARNt, ARNr), dar în acest caz vorbim despre o conexiune intra-catena de nucleotide complementare. Lanțurile de ARN sunt mult mai scurte decât ADN-ul.

Există mai multe tipuri de ARN în celulă, care diferă în funcție de dimensiunea moleculelor, structură, locație în celulă și funcții:

1. ARN informațional (de matrice) (ARNm). Această specie este cea mai eterogenă ca mărime și structură. ARNm este un lanț polinucleotidic deschis. Este sintetizat în nucleu cu participarea enzimei O ARN polimerază care este complementară cu regiunea ADN-ului în care este sintetizată. În ciuda conținutului relativ scăzut (3-5% din ARN celular), acesta îndeplinește cea mai importantă funcție în celulă: servește ca matrice pentru sinteza proteinelor, transmițând informații despre structura lor din moleculele de ADN. Fiecare proteină celulară este codificată de un ARNm specific, astfel încât numărul tipurilor lor din celulă corespunde numărului de tipuri de proteine.

2. ARN ribozomal (ARNr). Aceștia sunt acizi nucleici monocatenar care formează ribozomi în combinație cu proteine ​​- organele pe care are loc sinteza proteinelor. ARN-urile ribozomale sunt sintetizate în nucleu. Informațiile despre structura lor sunt codificate în regiunile ADN care sunt situate în regiunea constricției secundare a cromozomilor. ARN-urile ribozomale reprezintă 80% din tot ARN-ul celular, deoarece celula are o cantitate mare ribozom. ARN-urile ribozomale au o structură secundară și terțiară complexă, formând bucle în regiuni complementare, ceea ce duce la auto-organizarea acestor molecule într-un corp complex. Ribozomii conțin trei tipuri de ARNr la procariote și patru tipuri de ARNr la eucariote.

3. ARN de transport (transfer) (ARNt).O moleculă de ARNt constă în medie din 80 de nucleotide. Conținutul de ARNt din celulă este de aproximativ 15% din tot ARN-ul. Funcția ARNt este de a transporta aminoacizi la locul de sinteză a proteinelor. Număr tipuri variate ARNt din celulă este mic(20-60). Toate au o organizare spațială similară. Datorită legăturilor de hidrogen intracatenare, molecula de ARNt dobândește o structură secundară caracteristică numită trifoi. Modelul 3D al ARNt arată oarecum diferit. În ARNt se disting patru bucle: o buclă acceptor (servește ca loc pentru atașarea unui aminoacid), o buclă anticodon (recunoaște un codon într-un ARNm în timpul translației) și două bucle laterale.

15. Substanțe organice din celule, scopul lor.

V Celula conține o mare varietate de compuși organici, diverși ca structură și funcții. Substanțele organice pot avea greutate moleculară mică (aminoacizi, zaharuri, acizi organici, nucleotide, lipide etc.) și greutate moleculară mare. Majoritatea compușilor organici cu greutate moleculară mare din celulă sunt biopolimeri. Polimerii se numesc molecule, constând dintr-un număr mare de unități repetate - monomeri, legați între ei prin legături covalente. La biopolimeri, de ex. Polimerii care alcătuiesc celula includ proteine, polizaharide și acizi nucleici.

Un grup special de compuși organici ai celulei sunt lipidele (grăsimi și substanțe asemănătoare grăsimilor). Toți sunt compuși hidrofobi, adică. insolubile în apă, dar solubile în solvenți organici nepolari (cloroform, benzen, eter) Lipidele includ grăsimi neutre, fosfolipide, ceară, steroizi și alți compuși. Funcțiile lipidelor în organismele vii sunt diverse. Fosfolipidele sunt prezente în toate celulele, îndeplinind o funcție structurală ca bază a membranelor biologice. Colesterolul steroizi este o componentă importantă a membranelor la animale. Grăsimile neutre și unele alte lipide asigură funcția energetică. Ele se acumulează în organismele vii ca nutrienți de rezervă. Când se oxidează 1 g de grăsime, se eliberează 38 kJ de energie, ceea ce este de două ori mai mult decât atunci când se oxidează aceeași cantitate de glucoză. Funcția energetică a grăsimilor este legată de funcția lor de stocare. O parte semnificativă din rezerva de energie a organismului este stocată sub formă de grăsime. În plus, grăsimile servesc ca sursă de apă, care este eliberată în timpul oxidării sale. Acest lucru este deosebit de important pentru animalele din deșert care au deficit de apă. De exemplu, depozitele de grăsime sunt situate în cocoașa unei cămile. O serie de lipide au o funcție protectoare. La mamifere, grăsimea subcutanată acționează ca un izolator termic. Ceara protejează penele și părul de animale de umezire. O serie de lipide îndeplinesc o funcție de reglare în organism. De exemplu, hormonii cortexului suprarenal în lor natura chimica sunt steroizi. Unele lipide sunt implicate activ în metabolism, cum ar fi vitaminele liposolubile A, D, E și K.

Carbohidrații (zaharuri, zaharide) sunt compuși cu formula chimică generală Cn(H2O)n. După numărul de legături din lanțul polimeric, există trei clase principale de carbohidrați: monozaharide (zaharuri simple), oligozaharide (constă din 2-10 molecule de zaharuri simple) și polizaharide (constă din mai mult de 10 molecule de zaharuri simple). În funcție de numărul de atomi de carbon care alcătuiesc monozaharida, există trioze, tetroze, pentoze, hexoze și heptoze.

V În natură, hexozele (glucoză și fructoză) și pentozele (riboză și dezoxiriboză) sunt cele mai frecvente. Glucoza este principala sursă de energie pentru celulă, cu oxidarea completă a 1 g de glucoză, se eliberează 17,6 kJ de energie. Riboza și deoxiriboza sunt constituenți ai acizilor nucleici. Dintre oligozaharide, cele mai comune dizaharide sunt maltoza (zahărul de malț), lactoza (zahărul din lapte), zaharoza (zahărul din sfeclă). Monozaharidele și dizaharidele sunt foarte solubile în apă și au un gust dulce. Polizaharidele au o greutate moleculară mare, nu au gust dulce și nu se pot dizolva în apă. Sunt biopolimeri. Cele mai comune polizaharide din natură sunt polimerii de glucoză, amidon, glicogen și celuloză, precum și chitina, care constă din reziduuri de glucozamină. Amidonul este principala substanță de rezervă la plante, glicogenul la animale. Celuloza și chitina îndeplinesc o funcție de protecție, oferind rezistența tegumentelor plantelor, animalelor și ciupercilor. Astfel, principalele funcții ale carbohidraților din natură sunt energetice, de stocare și structurale.

Proteinele sunt biopolimeri ai căror monomeri sunt aminoacizi. Există 20 de aminoacizi diferiți implicați în formarea proteinelor. Aminoacizii din moleculele de proteine ​​sunt legați prin legături peptidice covalente. O moleculă de proteină poate conține până la câteva mii de aminoacizi. Există 4 niveluri de organizare spațială a moleculei proteice. Secvența de aminoacizi dintr-un lanț polipeptidic se numește structura primară a unei proteine. Structura primară a oricărei molecule de proteine ​​este unică și determină organizarea spațială, proprietățile și funcțiile acesteia în celulă. Structura secundară a unei proteine ​​este determinată de plierea unui lanț de aminoacizi în structuri specifice numite a-helix și b-strat. Structura secundară a unei proteine ​​este formată din legături de hidrogen. Structura terțiară se formează prin plierea lanțului polipeptidic cu elemente ale structurii secundare într-o bobină (globul) și este menținută prin legături ionice, hidrofile și covalente (disulfură) între diferite resturi de aminoacizi.

Structura cuaternară este caracteristică proteinelor formate din mai multe lanțuri polipeptidice. Pierderea unei molecule de proteine organizarea structurală, de exemplu din cauza încălzirii, se numește denaturare. Denaturarea poate fi reversibilă sau ireversibilă. Cu denaturarea reversibilă, structurile cuaternare, terțiare și secundare ale proteinei pot fi perturbate, dar structura primară nu este perturbată, iar atunci când condițiile normale revin, din acest motiv, este posibilă renaturarea - restabilirea configurației normale. Cu încălcarea structurii primare, denaturarea este ireversibilă.

Cea mai importantă funcție a proteinelor este catalitică. Toate enzimele, catalizatorii biologici sunt proteine. Datorită enzimelor, viteza reacțiilor chimice în celulă crește de milioane de ori. Enzimele sunt foarte specifice: fiecare enzimă catalizează un anumit tip de reacție chimică în celulă. Datorită enzimelor, toate reacțiile metabolice care apar în organismele vii sunt posibile.

Acizi nucleici! (Vezi întrebarea 13 de mai sus)

16.Mineraleîn celule, rolul lor, scopul. Procese osmotice în celulele vegetale și animale.

În funcție de conținutul din organism, mineralele sunt împărțite în 3 grupe: macronutrienți, microelemente și ultramicroelemente.

Macronutrienții sunt un grup de anorganici substanțe chimice prezent în organism de la câteva zeci de grame până la mai mult de un kilogram. Doza zilnică recomandată este mai mare de 200 mg. Acestea includ calciu, magneziu, fosfor, potasiu, sodiu, clor și sulf. Macronutrienții asigură funcționarea normală a tuturor sistemelor și organelor, din care sunt „construite” celulele corpului. Fără ele, metabolismul în corpul uman este imposibil.

Oligoelemente includ minerale, al căror conținut în organism variază de la câteva grame la zecimi de gram. Nevoia de ele este calculată în miligrame, dar sunt implicate în procese biochimice și sunt necesare organismului. Acestea includ: fier, cupru, mangan, zinc, cobalt, iod, fluor, crom, molibden, vanadiu, nichel, stronțiu, siliciu și seleniu. Recent, a fost folosit termenul de micronutrient, împrumutat din limbile europene.

Ultramicroelementele sunt conținute în organism în cantități neglijabile, dar au activitate biologică ridicată. Principalii reprezentanți sunt aurul, plumbul, mercurul, argintul, radiul, rubidul, uraniul. Unele dintre ele se disting nu numai printr-un conținut mic în alimentele obișnuite, ci și prin toxicitate dacă sunt consumate în doze relativ mari. MINERALE - ROLUL ÎN CORP Mineralele joacă un rol mare și divers în corpul uman. Ele fac parte din structura sa și îndeplinesc un număr mare de funcții importante.

1. Reglați metabolismul apă-sare.

2. Menține presiunea osmotică în celule și fluide intercelulare.

3. Menține echilibrul acido-bazic.

4. Asigură funcționarea normală a sistemului nervos, cardiovascular-sisteme vasculare, digestive și alte sisteme.

5. Furnizează procese de hematopoieză și coagulare a sângelui.

6. Ele fac parte sau activează acțiunea enzimelor, hormonilor, vitaminelor și, astfel, participă la toate tipurile de metabolism.

7. Acestea reglează potențialul transmembranar necesar pentru funcționarea normală a celulelor, conducerea impulsurilor nervoase și contracția fibrelor musculare.

8. Menține integritatea structurală a corpului.

9. Participă la construcția țesuturilor corpului, în special a oaselor, unde fosforul și calciul sunt principalele componente structurale.

10. Ei mențin compoziția normală de sare a sângelui și participă la structura elementelor care îl formează.

11. Afectează funcțiile de protecție ale organismului, imunitatea acestuia.

12. Sunt indispensabile parte integrantă hrana, iar lipsa sau excesul lor prelungit de nutritie duce la tulburari metabolice si chiar la boli.

Fenomenele osmotice se numesc fenomene care au loc într-un sistem format din două soluții separate printr-o membrană semipermeabilă. Într-o celulă vegetală, rolul peliculelor semipermeabile este îndeplinit de straturile limită ale citoplasmei: plasmalema și tonoplasta.

Plasmalema este membrana exterioară a citoplasmei adiacentă peretelui celular. Tonoplastul este membrana interioară a citoplasmei care înconjoară vacuola. Vacuolele sunt cavități din citoplasmă umplute cu seva celulară - o soluție apoasă de carbohidrați, acizi organici, săruri, proteine ​​cu greutate moleculară mică, pigmenți.

Concentrația de substanțe în seva celulară și în mediul extern (în sol, corpuri de apă) nu este de obicei aceeași. Dacă concentrația intracelulară a substanțelor este mai mare decât în ​​mediul extern, apa din mediu se va difuza în celulă, mai precis în vacuolă, într-un ritm mai rapid decât în ​​direcția opusă, adică din celulă în mediu. Cu cât concentrația de substanțe conținute în seva celulei este mai mare, cu atât este mai puternică forța de aspirare - forța cu care celula<всасывает воду>. Odată cu creșterea volumului sevei celulare, datorită intrării apei în celulă, crește presiunea acesteia asupra citoplasmei, care este strâns adiacentă membranei. Când celula este complet saturată cu apă, are un volum maxim. Stat stres intern celulele din cauza mare

conținutul de apă și presiunea de dezvoltare a conținutului celulei pe membrana sa se numește turgor. Turgorul asigură menținerea organelor în formă (de exemplu, frunze, tulpini nelignificate) și poziția în spațiu, precum și rezistența la acțiunea factorilor mecanici. Dacă celula se află într-o soluție hipertonă, a cărei concentrație este mai mare decât concentrația de seva celulară, atunci viteza de difuzie a apei din seva celulară va depăși rata de difuzie a apei în celulă din soluția înconjurătoare. Datorită eliberării apei din celulă, volumul sevei celulare scade, turgul scade. O scădere a volumului vacuolei celulare este însoțită de separarea citoplasmei de membrană - are loc plasmoliza.

17. Biosinteza proteinelor în celule.

Biosinteza proteinelor are loc în fiecare celulă vie. Este cel mai activ în celulele tinere în creștere, unde proteinele sunt sintetizate pentru construirea organelelor lor, precum și în celulele secretoare, unde sunt sintetizate proteinele enzimatice și proteinele hormonale.

Rolul principal în determinarea structurii proteinelor îi revine ADN-ului. O bucată de ADN care conține informații despre structura unei singure proteine ​​se numește genă. O moleculă de ADN conține câteva sute de gene. O moleculă de ADN conține un cod pentru secvența de aminoacizi dintr-o proteină sub formă de nucleotide combinate definitiv. Codul ADN a fost descifrat aproape complet. Esența sa este următoarea. Fiecare aminoacid corespunde unei secțiuni a lanțului ADN din trei nucleotide adiacente.

De exemplu, secţiunea T-T-T corespunde aminoacidului lizină, segmentul ACA corespunde cistinei, CAA valinei etc. Există 20 de aminoacizi diferiți, numărul de combinații posibile de 4 nucleotide cu 3 este de 64. Prin urmare, există mai mult decât suficienți tripleți pentru a codifica toți aminoacizii.

Sinteza proteinelor este un proces complex în mai multe etape care reprezintă un lanț de reacții sintetice care se desfășoară conform principiului sintezei matricei.

Deoarece ADN-ul este localizat în nucleul celulei, iar sinteza proteinelor are loc în citoplasmă, există un intermediar care transmite informații de la ADN la ribozomi. Un astfel de intermediar este ARNm. : În biosinteza proteinelor, se determină următorii pași, care au loc în diferite părți ale celulei:

1. Prima etapă - sinteza ARNm apare în nucleu, timp în care informațiile conținute în gena ADN-ului sunt transcrise în ARNm. Acest proces se numește transcriere (din latinescul „transcriere” – rescriere).

2. În a doua etapă, aminoacizii sunt combinați cu molecule ARNt, care constau secvenţial din trei nucleotide - anticodoni, cu ajutorul cărora se determină codonul lor triplet.

3. A treia etapă este procesul de sinteză directă a legăturilor polipeptidice, numită translație. Apare în ribozomi.

4. În a patra etapă are loc formarea structurii secundare și terțiare a proteinei, adică formarea structurii finale a proteinei.

Astfel, în procesul de biosinteză a proteinelor, se formează noi molecule de proteine ​​în conformitate cu informațiile exacte încorporate în ADN. Acest proces asigură reînnoirea proteinelor, procesele metabolice, creșterea și dezvoltarea celulelor, adică toate procesele activității vitale a celulelor.

18. Metabolismul energetic în celule.

Energia este necesară pentru viața unui organism. Plantele acumulează energia solară în materia organică în timpul fotosintezei. În procesul de metabolism energetic, substanțele organice sunt descompuse și energie legături chimice eliberat. Este parțial disipat sub formă de căldură și parțial stocat în molecule de ATP. La animale, metabolismul energetic are loc în trei etape.

Prima etapă este pregătitoare. Alimentele intră în corpul animalelor și al oamenilor sub formă de compuși macromoleculari complecși. Înainte de a pătrunde în celule și țesuturi, aceste substanțe trebuie descompuse în substanțe cu greutate moleculară mică care sunt mai accesibile pentru asimilarea celulară. În prima etapă, are loc divizarea hidrolitică a substanțelor organice, care are loc cu participarea apei. Se desfășoară sub acțiunea enzimelor în tractul digestiv al animalelor pluricelulare, în vacuolele digestive ale animalelor unicelulare, iar la nivel celular - în lizozomi. Reacții ale etapei pregătitoare:

proteine ​​+ H20 -> aminoacizi + Q;

grăsimi + H20 -> glicerol + acizi grași superiori + Q; polizaharide -> glucoză + Q.

La mamifere și oameni, proteinele sunt descompuse în aminoacizi în stomac și în duoden sub acțiunea enzimelor - hidrolaze peptidice (pepsină, tripsină, chemotripsină). Descompunerea polizaharidelor începe în cavitatea bucală sub acțiunea enzimei ptialină, iar apoi continuă în duoden sub acțiunea amilazei. Grăsimile sunt de asemenea descompuse acolo sub acțiunea lipazei. Toată energia eliberată în acest caz este disipată sub formă de căldură.

Substanțele rezultate cu greutate moleculară mică intră în fluxul sanguin și sunt livrate către toate organele și celulele. În celule, ele intră în lizozom sau direct în citoplasmă. Dacă clivajul are loc la nivel celular în lizozomi, atunci substanța intră imediat în citoplasmă. În această etapă, substanțele sunt pregătite pentru clivaj intracelular.

A doua etapă este oxidarea fără oxigen. A doua etapă se desfășoară la nivel celular în absența oxigenului. Are loc în citoplasma celulei. Luați în considerare descompunerea glucozei ca fiind una dintre substanțele metabolice cheie din celulă. Toate celelalte substanțe organice (acizi grași, glicerol, aminoacizi) sunt atrase în procesele de transformare a acestuia în diferite etape. Descompunerea fără oxigen a glucozei se numește glicoliză. Glucoza suferă o serie de transformări succesive (fig. 16). În primul rând, este transformată în fructoză, fosforilată

Activat de două molecule de ATP și transformat în fructoză difosfat. Mai mult, molecula de carbohidrat cu șase atomi se descompune în doi compuși cu trei atomi de carbon - două molecule de glicerofosfat (trioză). După o serie de reacții, acestea sunt oxidate, pierzând fiecare câte doi atomi de hidrogen și se transformă în două molecule de acid piruvic (PVA). Ca rezultat al acestor reacții, sunt sintetizate patru molecule de ATP. Deoarece inițial două molecule de ATP au fost cheltuite pentru activarea glucozei, totalul este de 2ATP. Astfel, energia eliberată în timpul descompunerii glucozei este parțial stocată în două molecule de ATP și parțial consumată sub formă de căldură. Cei patru atomi de hidrogen care au fost îndepărtați în timpul oxidării glicerofosfatului sunt combinați cu purtătorul de hidrogen NAD+ (nicotinamidă dinucleotidă fosfat). Este același purtător de hidrogen ca NADP+, dar este implicat în reacțiile de metabolism energetic.

A treia etapă este oxidarea biologică sau respirația. Această etapă are loc numai în prezența oxigenului și se numește altfel oxigen. Are loc în mitocondrii.

Acidul piruvic din citoplasmă pătrunde în mitocondrii, unde pierde o moleculă de dioxid de carbon și se transformă în acid acetic, combinându-se cu activatorul și coenzima purtătoare-A (Fig. 17). Acetil-CoA rezultat intră apoi într-o serie de reacții ciclice. Produsele clivajului fără oxigen - acid lactic, alcool etilic - suferă, de asemenea, modificări și sunt supuse oxidării cu oxigen. Acidul lactic este transformat în acid piruvic dacă s-a format cu o lipsă de oxigen în țesuturile animalelor. Etanol oxidat la acid acetic și se leagă de CoA.

Reacțiile ciclice în care acidul acetic este convertit sunt numite ciclul acidului di- și tricarboxilic sau ciclul Krebs, după omul de știință care a descris pentru prima dată aceste reacții. Ca urmare a unei serii de reacții succesive are loc decarboxilarea - eliminarea dioxidului de carbon și oxidarea - îndepărtarea hidrogenului din substanțele rezultate. Carbonic

gazul format în timpul decarboxilării PVC-ului și în ciclul Krebs este eliberat din mitocondrii, iar apoi din celulă și organism în timpul respirației. Astfel, dioxidul de carbon se formează direct în procesul de decarboxilare a substanțelor organice. Tot hidrogenul care este îndepărtat din intermediari se combină cu purtătorul NAD + și se formează NAD 2H. În timpul fotosintezei, dioxidul de carbon se combină cu substanțe intermediare și este redus de hidrogen. Aici este procesul invers.

Să urmărim acum traseul moleculelor OVER 2H. Ele intră în cresta mitocondriilor, unde se află lanțul respirator al enzimelor. Pe acest lanț, hidrogenul este separat de purtător cu îndepărtarea simultană a electronilor. Fiecare moleculă de NAD 2H redus donează doi hidrogeni și doi electroni. Energia electronilor eliminați este foarte mare. Ei intră în lanțul respirator al enzimelor, care constă din proteine ​​- citocromi. Deplasându-se prin acest sistem în cascade, electronul pierde energie. Datorită acestei energii, în prezența enzimei ATP-aze, se sintetizează molecule de ATP. Simultan cu aceste procese, ionii de hidrogen sunt pompați prin membrană spre partea exterioară a acesteia. În procesul de oxidare a 12 molecule NAD-2H, care s-au format în timpul glicolizei (2 molecule) și ca urmare a reacțiilor din ciclul Krebs (10 molecule), sunt sintetizate 36 de molecule de ATP. Sinteza moleculelor de ATP asociate cu procesul de oxidare a hidrogenului se numește fosforilare oxidativă. Acest proces a fost descris pentru prima dată de omul de știință rus V. A. Engelgardt în 1931. Acceptorul final de electroni este o moleculă de oxigen care intră în mitocondrii în timpul respirației. Atomii de oxigen din exteriorul membranei acceptă electroni și devin încărcați negativ. Ionii de hidrogen pozitivi se combină cu oxigenul încărcat negativ pentru a forma molecule de apă. Amintiți-vă că oxigenul atmosferic se formează ca rezultat al fotosintezei în timpul fotolizei moleculelor de apă, iar hidrogenul este folosit pentru a reduce dioxidul de carbon. În procesul de schimb de energie, hidrogenul și oxigenul se recombină și se transformă în apă.

19.Organizarea aparatului ereditar în celulele eucariote. Genomul celulelor somatice. Aparatul genetic al unei celule eucariote este situat în nucleu și este protejat de o membrană. ADN-ul eucariot este liniar, 50/50 legat de proteine. Ele formează un cromozom. Spre deosebire de eucariote, ADN-ul din procariote este circular, gol (aproape neconectat la proteine), se află într-o regiune specială a citoplasmei - nucleoid și este separat de restul citoplasmei printr-o membrană. O celulă eucariotă se divide prin mitoză, meioză sau o combinație a acestor metode. Ciclul de viață al eucariotelor este format din două faze nucleare. Prima (haplofaza) este caracterizată de un singur set de cromozomi. În a doua fază (diplofaza), două celule haploide fuzionează pentru a forma o celulă diploidă, care conține un set dublu de cromozomi. După câteva diviziuni, celula devine din nou haploidă.

Există 24 de cromozomi diferiți în genom: 22 dintre ei nu afectează sexul, iar doi cromozomi (X și Y) determină sexul. Cromozomii de la 1 la 22 sunt numerotați în ordinea mărimii descrescătoare. Celulele somatice au de obicei 23 de perechi de cromozomi: o copie a cromozomilor 1 până la 22 de la fiecare părinte, respectiv, precum și un cromozom X de la mamă și un cromozom Y sau X de la tată. În total, se dovedește că o celulă somatică conține 46 de cromozomi.

20. Genă, genotip, homo și heterozigozitate. Condiționalitatea genetică a fenotipului. Unitate geno-structurală și funcțională a eredității organismelor vii. Gene

este o secțiune a ADN-ului care specifică secvența unei anumite polipeptide sau a unui ARN funcțional. Genele (mai precis, alelele genelor) determină caracteristicile ereditare ale organismelor care sunt transmise de la părinți la urmași în timpul reproducerii. În același timp, unele organite (mitocondrii, plastide) au propriul ADN care le determină caracteristicile, care nu este inclus în genomul organismului.

Printre unele organisme, în mare parte unicelulare, există un transfer de gene orizontal care nu este asociat cu reproducerea.

Termenul „genă” a fost inventat în 1909 de botanistul danez Wilhelm Johansen la trei ani după ce William Batson a inventat termenul „genetică”.

Proprietățile genelor:

1. stabilitate - capacitatea de a menține o structură;

2. labilitate - capacitatea de a muta în mod repetat;

3. alelism multiplu - multe gene există într-o populație într-o varietate de forme moleculare;

4. alelism - în genotipul organismelor diploide, doar două forme ale genei;

5. specificitate - fiecare genă codifică propria trăsătură;

6. pleiotropie - efect multiplu al unei gene;

7. expresivitate - gradul de exprimare al unei gene într-o trăsătură;

8. penetranță - frecvența de manifestare a unei gene în fenotip;

9. amplificare - o creștere a numărului de copii ale unei gene.

GENOTIP, toate genele unui organism, determinând colectiv toate caracteristicile unui organism - fenotipul acestuia. Dacă genomul este caracteristica genetică a speciei, atunci genotipul este caracteristica genetică (constituția) unui anumit organism. Când se studiază moștenirea anumitor trăsături, nu toate genele sunt numite genotip, ci doar cele care determină aceste trăsături.

Genotipul nu este o sumă mecanică de gene autonome, care acționează independent, ci un sistem complex și integral - un mediu genotipic în care funcționarea și implementarea fiecărei gene depind de influența altor gene. Astfel, în interacțiunea genelor alelice, pe lângă cazurile simple de dominanță și recesivitate, sunt posibile dominanța incompletă, codominanța (manifestarea a două gene alelice deodată) și supradominanța (o manifestare mai puternică a unei trăsături la heterozigoți comparativ cu homozigoți). .

Indivizii cu același genotip care se dezvoltă în condiții de mediu diferite pot avea fenotipuri diferite. În acest sens, în genetică s-a dezvoltat conceptul de normă de reacție, adică al acelor granițe în interiorul cărora, sub influența diferitelor condiții de mediu, fenotipul se poate modifica cu un anumit genotip. Astfel, gama de variabilitate fenotipică este determinată și de genotip, sau, cu alte cuvinte, fenotipul este rezultatul interacțiunii dintre genotip și mediu. Obținerea de celule și indivizi cu același genotip prin reproducere vegetativă și clonare este importantă atât pentru rezolvarea problemelor științifice, cât și pentru problemele practice din agricultură, medicină și biotehnologie.

Omozigoza este o stare a aparatului ereditar al unui organism, în care cromozomii omologi au aceeași formă a unei anumite gene. Trecerea unei gene la o stare homozigotă duce la manifestarea în structura și funcția organismului (fenotip) a alelelor recesive, al căror efect, atunci când este heterozigot, este suprimat de alele dominante. Testul pentru homozigozitate este absența segregării în anumite tipuri de încrucișare. Un organism homozigot produce un singur tip de gamet pentru această genă.

Heterozigoza este o afecțiune inerentă oricărui organism hibrid în care se poartă cromozomii săi omologi forme diferite(alele) unei anumite gene sau diferă în poziția relativă a genelor. Termenul de „heterozigositate” a fost introdus pentru prima dată de geneticianul englez W. Batson în 1902. Heterozigoza apare atunci când gameți de calitate diferită în ceea ce privește gena sau compoziția structurală se contopesc într-un heterozigot. Heterozigoza structurală apare atunci când are loc o rearanjare cromozomială a unuia dintre cromozomii omologi, aceasta putând fi detectată în meioză sau mitoză. Heterozigoza este detectată prin analiza încrucișărilor. Heterozigoza, de regulă, este o consecință a procesului sexual, dar poate rezulta dintr-o mutație. La

În heterozigozitate, efectul alelelor recesive dăunătoare și letale este suprimat de prezența alelei dominante corespunzătoare și se manifestă numai atunci când această genă trece în starea homozigotă. Prin urmare, heterozigoza este larg răspândită în populațiile naturale și este, aparent, una dintre cauzele heterozei. Efectul de mascare al alelelor dominante în heterozigote este motivul pentru conservarea și răspândirea alelelor recesive dăunătoare în populație (așa-numitul transport heterozigot).

Fenotip (din cuvântul grecesc phainotip - dezvălui, dezvăluie) - un set de caracteristici inerente unui individ într-un anumit stadiu de dezvoltare. Fenotipul se formează pe baza genotipului mediat de o serie de factori de mediu. La organismele diploide, genele dominante apar în fenotip.

Fenotip - un set de semne externe și interne ale unui organism dobândite ca urmare a ontogenezei (dezvoltarea individuală).

În primul rând, majoritatea moleculelor și structurilor codificate de materialul genetic nu sunt vizibile în timpul aspect organism, deși fac parte din fenotip. De exemplu, acesta este cazul grupelor de sânge umane. Prin urmare, o definiție extinsă a fenotipului ar trebui să includă caracteristici care pot fi detectate prin proceduri tehnice, medicale sau de diagnostic. O extensie suplimentară, mai radicală, poate include comportamentul dobândit sau chiar influența unui organism asupra mediului și a altor organisme.Un fenotip poate fi definit ca „efectuarea” de informații genetice către factorii de mediu. În prima aproximare, putem vorbi despre două caracteristici ale fenotipului: a) numărul de direcții de scurgere caracterizează numărul de factori de mediu la care este sensibil fenotipul - dimensionalitatea fenotipului; b) „gama” de îndepărtare caracterizează gradul de sensibilitate a fenotipului la un anumit factor de mediu. Împreună, aceste caracteristici determină bogăția și dezvoltarea fenotipului. Cu cât fenotipul este mai multidimensional și cu atât este mai sensibil, cu atât fenotipul este mai departe de genotip, cu atât este mai bogat.

21. Codul genetic, proprietățile sale:

Codul genetic este aranjamentul nucleotidelor dintr-o moleculă de ADN care controlează secvența de aminoacizi dintr-o moleculă de proteină.

În varietatea de proteine ​​care există în natură, s-au găsit aproximativ 20 de aminoacizi diferiți. Pentru a cripta un astfel de număr dintre ele, doar un cod triplet poate furniza un număr suficient de combinații de nucleotide, în care fiecare aminoacid este criptat de trei nucleotide adiacente. În acest caz, din patru nucleotide se formează = 64 de tripleți. Un cod format din două nucleotide ar face posibilă codificarea doar a = 16 aminoacizi diferiți.

1) aceiași aminoacizi pot fi codificați de diferiți tripleți (codoni sinonimi). Un astfel de cod este numit degenerate sau redundante. Tripleții duplicați diferă în a treia nucleotidă.

2) În molecula de ADN, fiecare nucleotidă este inclusă numai în orice codon. Deci codul ADN nesuprapune. Continuitate- secvența de nucleotide se citește triplet cu triplet fără goluri. Doc-tia genei nesuprapuse. cod pentru a servi ca înlocuire a unui singur aminoacid din peptidă atunci când înlocuiește o nucleotidă din ADN.

3) Specificitate - Fiecare triplet este capabil să codifice doar un aminoacid specific.

4) Versatilitate ( respectarea deplină a codului la diferite specii de organisme vii.) Codul genetic mărturisește unitatea originii întregii varietăți de forme vii de pe Pământ în procesul de evoluție biologică.

Secvența tripleților determină aranjarea aminoacizilor într-o moleculă de proteină, adică are loc coliniaritatea. Cu alte cuvinte, coliniaritatea este o proprietate care implementează o astfel de secvență de aminoacizi într-o proteină în care codonii corespunzători sunt localizați în genă. Aceasta înseamnă că poziția fiecărui aminoacid în lanțul polipeptidic depinde de o regiune specifică a genei. Codul genetic este considerat coliniar dacă codonii acizilor nucleici și aminoacizii corespunzători acestora din proteină sunt localizați în aceeași ordine liniară.

22. Structura cromozomilor, tipurile lor, clasificare în cariotipul uman.

Termenul de cromozom a fost propus în 1888 de morfologul german W. Waldeyer, care l-a folosit pentru a desemna structurile intranucleare ale unei celule eucariote care sunt bine colorate cu coloranți de bază (din grecescul chroma - culoare, vopsea și soma - corp).

Chim. compoziția cromozomilor:

Ele sunt compuse în principal din ADN și proteine ​​care formează un complex nucleoproteic numit cromatina, care este numit pentru capacitatea sa de a colora cu coloranți bazici. Cromatina este alcătuită din două tipuri de proteine: histone și proteine ​​non-histone.

Histonele sunt reprezentate de cinci fracții: HI, H2A, H2B, H3, H4. Fiind proteine ​​de bază încărcate pozitiv, acestea sunt destul de ferm atașate de moleculele de ADN, ceea ce împiedică citirea informațiilor biologice conținute în acesta. Acesta este rolul lor de reglementare. În plus, aceste proteine ​​îndeplinesc o funcție structurală, asigurând organizarea spațială a ADN-ului în cromozomi.

Numărul de fracții de proteine ​​non-histone depășește 100. Printre acestea se numără enzimele pentru sinteza și procesarea ARN-ului, reduplicarea și repararea ADN-ului. Proteinele acide ale cromozomilor joacă, de asemenea, un rol structural și de reglare. Pe lângă ADN și proteine, în cromozomi se găsesc și ARN, lipide, polizaharide și ioni metalici.

ARN-ul cromozomului este reprezentat parțial de produse de transcripție care nu au părăsit încă locul de sinteză. Unele fracții au o funcție de reglare.

Rolul de reglementare al componentelor cromozomilor este de a interzice sau de a permite eliminarea informațiilor din molecula de ADN.

Rapoartele de masă ale ADN: histone: proteine ​​non-histone: ARN: lipide sunt egale cu 1:1: (0,2-0,5): (0,1-0,15): (0,01-0,03). Alte componente se găsesc în cantități mici.

Morfologia cromozomilor

Microscopie ușoară. În prima jumătate a mitozei, ele constau din două cromatide interconectate în regiunea constricției primare (centromer sau cinetocor), o secțiune special organizată a cromozomului comun ambelor cromatide surori. În a doua jumătate a mitozei, cromatidele se separă unele de altele. Ele formează șuvițe simple. cromozomi fiice, distribuite printre celulele fiice.

∙ braț egal sau metacentric (cu un centromer în mijloc),

∙ inegal sau submetacentric (cu un centromer deplasat la unul dintre capete),

∙ în formă de tijă sau acrocentric (cu un centromer situat aproape la capătul cromozomului),

∙ punct - foarte mic, a cărui formă este greu de determinat

Totalitatea tuturor caracteristicilor structurale și cantitative ale unui set complet de cromozomi, caracteristice celulelor unui anumit tip de organisme vii, se numește cariotip.

Cariotipul viitorului organism se formează în procesul de fuziune a două celule germinale (sperma și ovulul). În același timp, seturile lor de cromozomi sunt combinate. Nucleul unei celule germinale mature conține o jumătate de set de cromozomi (pentru oameni - 23). Un singur set similar de cromozomi, similar cu cel din celulele germinale, se numește haploid și se notează - n. Atunci când un ovul este fertilizat de un spermatozoid, un cariotip specific acestei specii este recreat într-un nou organism, care include 46 de cromozomi la om. Compoziția totală a cromozomilor unei celule somatice obișnuite este diploidă (2n). Într-un set diploid, fiecare cromozom are un alt cromozom pereche similar ca mărime și locație a centromerului. Astfel de cromozomi se numesc omologi. Cromozomii omologi nu numai că sunt similari între ei, dar conțin și gene responsabile pentru aceleași trăsături.

Cariotipul unei femei conține în mod normal doi cromozomi X și poate fi scris - 46, XX. Cariotipul masculin include cromozomii X și Y (46, XY). Toate celelalte 22 de perechi de cromozomi sunt numite

autozomi. Grupuri de autozomi:

∙ Grupa A include 3 perechi de cromozomi cei mai lungi (1, 2, a 3-a);

∙ grupa B combină 2 perechi de cromozomi mari submetacentrici (4 și a 5-a).

∙ grupa C, inclusiv 7 perechi de autozomi submetacentrici medii (cu 6 până la 12). După caracteristicile morfologice, cromozomul X este greu de distins de acest grup.

∙ Cromozomii acrocentrici medii 13, 14 și A 15-a pereche este în grupa D.

∙ Trei perechi de cromozomi submetacentrici mici formează grupul E (16, 17 și al 18-lea).

∙ Cei mai mici cromozomi metacentrici (19 și 20) formează grupul F.

Perechile 21 și 22 de cromozomi acrocentrici scurti sunt incluse în grupul G. Cromozomul Y este morfologic foarte asemănător cu autozomii acestui grup.

23. Teoria cromozomală a lui T. Morgan.

Teoria cromozomală a eredității - teoria conform căreia transferul de informații ereditare într-un număr de generații este asociat cu transferul de cromozomi, în care genele sunt situate într-o anumită secvență liniară.

1. Purtătorii materiale ai eredității - genele sunt localizate în cromozomi, sunt localizate în ei liniar la o anumită distanță unele de altele.

2. Genele situate pe același cromozom aparțin aceluiași grup de legătură. Numărul de grupuri de legătură corespunde numărului haploid de cromozomi.

3. Trăsăturile ale căror gene se află pe același cromozom sunt moștenite într-un mod legat.

4. La descendenții părinților heterozigoți, pot apărea noi combinații de gene situate pe aceeași pereche de cromozomi ca urmare a încrucișării în timpul meiozei.

5. Frecvența încrucișării, determinată de procentul de indivizi încrucișați, depinde de distanța dintre gene.

6. Pe baza aranjamentului liniar al genelor pe un cromozom și a frecvenței de încrucișare ca indicator al distanței dintre gene, pot fi construite hărți ale cromozomilor.

Lucrările lui T. Morgan și colaboratorii săi nu numai că au confirmat importanța cromozomilor ca purtători principali ai materialului ereditar reprezentat de gene individuale, dar au stabilit și liniaritatea locației lor pe lungimea cromozomului.

Dovada legăturii substratului material al eredității și variabilității cu cromozomii a fost, pe de o parte, corespondența strictă a tiparelor de moștenire a trăsăturilor descoperite de G. Mendel cu comportamentul cromozomilor în timpul mitozei, în timpul meiozei și al fecundației. Pe de altă parte, în laboratorul lui T. Morgan, a fost descoperit un tip special de moștenire a trăsăturilor, care a fost bine explicat prin legătura genelor corespunzătoare cu cromozomul X. Vorbim despre moștenirea legată de sex a culorii ochilor la Drosophila.

Conceptul de cromozomi ca purtători de complexe genice a fost exprimat pe baza observării moștenirii legate între ele a unui număr de trăsături parentale în timpul transmiterii lor într-un număr de generații. O astfel de legătură a trăsăturilor non-alternative a fost explicată prin plasarea genelor corespunzătoare într-un cromozom, care este o structură destul de stabilă care păstrează compoziția genelor într-un număr de generații de celule și organisme.

Conform teoriei cromozomiale a eredității, se formează setul de gene care alcătuiesc un cromozom grup de ambreiaj. Fiecare cromozom este unic în

setul de gene pe care îl conţine. Numărul de grupuri de legătură din materialul ereditar al organismelor unei specii date este astfel determinat de numărul de cromozomi din setul haploid al celulelor germinale. În timpul fertilizării, se formează un set diploid, în care fiecare grup de legătură este reprezentat de două variante - cromozomi paterni și materni, purtând seturile originale de alele ale complexului genetic corespunzător.

Ideea liniarității aranjamentului genelor în fiecare cromozom a apărut pe baza observării recombinării (interschimbului) des întâlnite între complexele materne și paterne ale genelor conținute în cromozomii omologi. S-a descoperit că frecvența recombinării este caracterizată printr-o anumită constanță pentru fiecare pereche de gene dintr-un anumit grup de legătură și este diferită pentru diferite perechi. Această observație a făcut posibilă sugerarea unei relații între frecvența recombinării și secvența genelor din cromozom și procesul de încrucișare care are loc între omologii din profaza I a meiozei (vezi Secțiunea 3.6.2.3).

Ideea unei distribuții liniare a genelor a explicat bine dependența frecvenței recombinării de distanța dintre ele în cromozom.

Descoperirea moștenirii legate de trăsături non-alternative a stat la baza dezvoltării unei metodologii pentru construirea hărților genetice ale cromozomilor folosind metoda hibridologică de analiză genetică.

Astfel, la începutul secolului XX. rolul cromozomilor ca principali purtători de material ereditar în celula eucariotă a fost dovedit irefutat. Acest lucru a fost confirmat prin studierea compoziției chimice a cromozomilor.

24. Diviziunea celulelor somatice. Fazele Har-ka ale mitozei.

Diviziunea unei celule somatice și a nucleului său (mitoza) este însoțită de transformări complexe multifazice ale cromozomilor: 1) în procesul de mitoză, fiecare cromozom este duplicat pe baza replicării complementare a moleculei de ADN cu formarea a două surori filamentoase. copii (cromatide) conectate la centromer; 2) ulterior, cromatidele surori sunt separate și distribuite în mod echivalent peste nucleii celulelor fiice.

Ca rezultat, identitatea setului de cromozomi și a materialului genetic este menținută în divizarea celulelor somatice.

Separat, ar trebui spus despre neuroni - celule postmitotice foarte diferențiate care nu suferă diviziuni celulare de-a lungul vieții. Capacitățile compensatorii ale neuronilor ca răspuns la acțiunea factorilor dăunători sunt limitate de regenerarea intracelulară și repararea ADN-ului în nucleul nedivizat, ceea ce determină în mare măsură specificitatea proceselor neuropatologice de natură ereditară și neereditară.

Mitoza este o diviziune complexă a nucleului celular, a cărei semnificație biologică constă în distribuția exactă identică a cromozomilor fiice cu informațiile genetice conținute în ei între nucleii celulelor fiice, ca urmare a acestei diviziuni, nucleii de celulele fiice au un set de cromozomi identici ca cantitate și calitate cu cel din celula mamă.

Cromozomii sunt principalul substrat al eredității; ei sunt singura structură pentru care s-a dovedit o capacitate independentă de reduplicare. Toate celelalte organite ale celulei capabile de reduplicare o desfășoară sub controlul nucleului. În acest sens, este important să se mențină constanta numărului de cromozomi și să le distribuie uniform între celulele fiice, ceea ce se realizează prin întregul mecanism de mitoză. Această metodă de divizare în celulele vegetale a fost descoperită în 1874 de botanistul rus I. D. Chistyakov, iar în celulele animale - în 1878 de către histologul rus P. I. Peremezhko (1833-1894).

V În procesul de mitoză (Fig. 2.15), se desfășoară succesiv cinci faze: profază, prometafază, metafază, anafază și telofază. Aceste faze, imediat următoare una pe alta, sunt legate prin tranziții imperceptibile. Fiecare condiție anterioară duce la următoarea.

V într-o celulă care intră în diviziune, cromozomii iau forma unei mingi din multe fire subțiri, slab spiralizate. În acest moment, fiecare cromozom este format din două cromatide surori. Cromatidele se formează conform principiului matricei în Perioada S a ciclului mitotic ca o consecință a replicării ADN-ului.

La începutul profezei și, uneori, înainte de debutul acesteia, centriolul este împărțit în două și ele diverg către

polii nucleului. În același timp, cromozomii suferă un proces de răsucire (spiralizare), în urma căruia sunt scurtați și îngroșați semnificativ. Cromatidele se îndepărtează oarecum unele de altele, rămânând conectate doar prin centromeri. Între cromatide apare un decalaj. Până la sfârșitul profazei, o figură radiantă se formează în jurul centriolilor din celulele animale. Majoritatea celulelor vegetale nu au centrioli.

Până la sfârșitul profazei, nucleolii dispar, învelișul nuclear se dizolvă din lizozomi sub acțiunea enzimelor, iar cromozomii sunt scufundați în citoplasmă. În același timp, apare o figură acromatică, care constă din fire care se întind din polii celulei (dacă există centrioli, atunci din ei). Filamentele acromatice sunt atașate de centromerii cromozomilor. Se formează o figură caracteristică asemănătoare unui fus. Studiile microscopice electronice au arătat că firele fusului sunt tubuli, tubuli.

În prometafaza, în centrul celulei se află citoplasma, care are o ușoară vâscozitate. Cromozomii cufundați în el sunt trimiși la ecuatorul celulei.

În metafază, cromozomii sunt într-o stare ordonată la ecuator. Toți cromozomii sunt clar vizibili, datorită căruia studiul cariotipurilor (numărarea numărului, studierea formelor cromozomilor) se realizează tocmai în această etapă. În acest moment, fiecare cromozom este format din două cromatide, ale căror capete s-au divergent. Prin urmare, pe plăcile de metafază (și idiogramele din cromozomii de metafază), cromozomii sunt în formă de A. Studiul cromozomilor se realizează tocmai în această etapă.

În anafază, fiecare cromozom se împarte longitudinal pe toată lungimea sa, inclusiv în zonă

centromer, mai exact, există o divergență a cromatidelor, care devin apoi cromozomi surori, sau fiice. Au o formă în formă de tijă, curbată în regiunea constricției primare. Firele fusului se scurtează, se deplasează spre poli, iar în spatele lor, cromozomii fiice încep să diverge către poli. Divergenţa lor este rapidă şi

toate în același timp, parcă la comandă. Acest lucru este bine arătat de cadrele de film ale celulelor în diviziune. Procesele violente apar și în citoplasmă, care seamănă cu un lichid care fierbe pe film.

În telofază, cromozomii fiice ajung la poli. După aceasta, cromozomii se despiralizează, își pierd contururile clare și se formează membrane nucleare în jurul lor. Nucleul capătă o structură similară cu interfaza celulei mamă. Nucleolul este restabilit.

25. Celulele germinale umane, structura lor. Tipuri de structură a ovocitului.

Pentru a participa la reproducerea sexuală în organismele parentale, se produc gameți - celule specializate pentru a asigura funcția generativă.

Fuziunea gameților materni și paterni duce la apariția unui zigot - o celulă care este un individ fiică la prima, cea mai timpurie etapă a dezvoltării individuale.

La În unele organisme, un zigot se formează ca urmare a unirii gameților care nu se pot distinge ca structură. În astfel de cazuri, se vorbește despre izogamie.

La majoritatea speciilor, în funcție de caracteristicile structurale și funcționale, celulele germinale sunt împărțite în

maternă (ouă) și paternă (spermatozoizi). De regulă, ouăle și spermatozoizii sunt produse de diferite organisme - femele (femele) și masculi (masculi). În împărțirea gameților în ouă și spermatozoizi și a indivizilor în femele și bărbați, fenomenul dimorfism sexual (Fig. 5.1; 5.2). Prezența sa în natură reflectă diferențele în sarcinile rezolvate în procesul de reproducere sexuală de către gametul masculin sau feminin, masculin sau feminin.

Celulele germinale masculine umane - spermatozoizi , sau spermatozoizii, de aproximativ 70 de microni, au cap, gât și coadă.

Spermatozoidul este acoperit cu o citolemă, care în secțiunea anterioară conține un receptor care asigură recunoașterea receptorilor de ouă.

Capul spermatozoidului include un mic nucleu dens cu un set haploid de cromozomi. Jumătatea anterioară a nucleului este acoperită cu un sac plat care formează capacul spermatozoidului. Acrozomul este situat în el (din greacă asgo - vârf, soma - corp),

constând dintr-un complex Golgi modificat. Acrozomul conține un set de enzime. În nucleul unui spermatozoid uman ocupând

cea mai mare parte a capului conține 23 de cromozomi, dintre care unul sexual (X sau Y), restul sunt autozomi. Secțiunea de coadă a spermatozoidului constă dintr-o părți intermediare, principale și terminale.

La examinarea spermatozoizilor la microscop electronic, s-a constatat că protoplasma capului său nu are o stare coloidală, ci o stare cristalină lichidă. Se realizează astfel rezistența spermatozoizilor la influențele negative ale mediului. De exemplu, sunt mai puțin deteriorate de radiațiile ionizante în comparație cu celulele germinale imature.

Toți spermatozoizii poartă aceeași sarcină electrică (negativă), care îi împiedică să se lipească.

O persoană eliberează aproximativ 200 de milioane de spermatozoizi

Ovocite sau ovocite(din lat. ovul - ou), se coace într-o cantitate nemăsurat mai mică decât spermatozoizii. La o femeie în timpul ciclului sexual de 24-28 de zile), de regulă, un ou se maturizează. Astfel, în perioada fertilă se formează aproximativ 400 de ouă mature.

Eliberarea unui ovocit din ovar se numește ovulație. Ovocitul care iese din ovar este înconjurat de o coroană de celule foliculare, al căror număr ajunge la 3-4 mii. Este preluat de marginile trompei uterine (oviduct) și se deplasează de-a lungul acesteia. Aici se termină maturizarea celulei germinale. Ou are o formă sferică, mai mare decât cea a spermatozoizilor, volumul citoplasmei, nu are capacitatea de a se mișca independent.

Structura. Oul uman are un diametru de aproximativ 130 de microni. Adiacent citolemei este o zonă lucioasă sau transparentă și apoi un strat de celule foliculare. Nucleul celulei germinale feminine are un set haploid de cromozomi cu un cromozom X-sex, un nucleol bine definit și există multe complexe de pori în caryolemma.

V în perioada de creștere a ovocitului din nucleu au loc procese intensive de sinteză a ARNm și ARNr.

V în citoplasmă se dezvoltă aparatul de sinteză a proteinelor (reticulul endoplasmatic, ribozomi) și aparatul Golgi. Numărul mitocondriilor este moderat, ele sunt situate în apropierea nucleului gălbenuș, unde are loc o sinteză intensivă.

gălbenuș, fără centru celular. Aparatul Golgi în stadiile incipiente de dezvoltare este situat în apropierea nucleului, iar în procesul de maturare a oului, se deplasează la periferia citoplasmei.

Sunt acoperite ovocitele, care îndeplinesc o funcție de protecție, asigură tipul necesar de metabolism, la mamiferele placentare servesc la introducerea embrionului în peretele uterin și îndeplinesc și alte funcții.

Citolema oului are microvilozități situate între procesele celulelor foliculare. Celulele foliculare îndeplinesc funcții trofice și de protecție.

Ovocitele sunt mult mai mari decât celulele somatice. Structura intracelulară a citoplasmei din ele este specifică fiecărei specii de animale, ceea ce asigură caracteristici de dezvoltare specifice (și adesea individuale). Ouăle conțin o serie de substanțe necesare dezvoltării embrionului. Acestea includ material nutritiv (gălbenuș).

Clasificarea ovocitelor se bazează pe semnele prezenței, cantității și distribuției gălbenușului (lecithos), care este o incluziune proteino-lipidă în citoplasmă folosită pentru hrănirea embrionului.

Există ouă fără gălbenuș (alecital), gălbenuș scăzut (oligolecital), gălbenuș mediu (mesolecital), gălbenuș multiplu (polilecital).

La om, prezența unei cantități mici de gălbenuș în ou se datorează dezvoltării embrionului în corpul mamei.

Polaritatea ovocitelor. Cu o cantitate mică de gălbenuș în ou, acesta este de obicei distribuit uniform în citoplasmă, iar nucleul este situat aproximativ în centru. Aceste ouă se numesc isolecital(din greaca isos - egal). Majoritatea vertebratelor au mult gălbenuș și este distribuit neuniform în citoplasma oului. Acest anisolecital celule. Cea mai mare parte a gălbenușului se acumulează la unul dintre polii celulei - pol vegetativ. Aceste ouă se numesc telolecitală(din grecescul telos – sfârşitul). Polul opus, spre care este împinsă citoplasma activă lipsită de gălbenuș, se numește animal. Dacă gălbenușul este încă scufundat în citoplasmă și nu este izolat de acesta ca o fracțiune separată, ca la sturioni și amfibieni, ouăle se numesc moderat telolecital. Dacă gălbenușul este complet separat de citoplasmă, ca la amnioți, atunci aceasta ascuțit telolecital ouă.

26. Reproducerea celor vii. Clasificarea metodelor de reproducere.

Reproducerea, sau reproducerea, este una dintre principalele proprietăți care caracterizează viața. Reproducerea se referă la capacitatea organismelor de a produce propriul lor fel. Fenomenul de reproducere este strâns legat de una dintre trăsăturile care caracterizează viața - discretitatea. După cum știți, un organism holistic este format din unități discrete - celule. Viața aproape tuturor celulelor este mai scurtă decât viața unui individ, prin urmare existența fiecărui individ este menținută prin reproducerea celulară. Fiecare tip de organisme este, de asemenea, discret, adică este format din indivizi separați. Fiecare dintre ei este muritor. Existența speciei este susținută de reproducerea (reproducția) indivizilor. Prin urmare, reproducerea conditie necesara existenţa unei specii şi continuitatea generaţiilor succesive în cadrul unei specii. Clasificarea formelor de reproducere se bazează pe tipul de diviziune celulară: mitotică (asexuată) și meiotică (sexuală). Formele de reproducere pot fi reprezentate ca următoarea schemă

Reproducere asexuată. La eucariote unicelulare, aceasta este o diviziune bazată pe mitoză, la procariote este diviziunea nucleoidului, iar la organismele multicelulare este vegetativă (latina vegetatio

Creștere) reproducere, adică părți ale corpului sau un grup de celule somatice.

Reproducerea asexuată a organismelor unicelulare. La plantele și animalele unicelulare se disting următoarele forme de reproducere asexuată: diviziune, endogonie, diviziune multiplă (schizogonie) și înmugurire.

Diviziunea este caracteristică organismelor unicelulare (amibe, flagelate, ciliate). Mai întâi, are loc diviziunea mitotică a nucleului, iar apoi are loc o constricție din ce în ce mai adâncă în citoplasmă. În acest caz, celulele fiice primesc o cantitate egală de informații. Organelele sunt de obicei distribuite uniform. Într-un număr de cazuri, s-a constatat că împărțirea este precedată de dublarea lor. După divizare, indivizii fiice cresc și, după ce au atins dimensiunea organismului matern, se trece la o nouă diviziune.

Endogonie - înmugurire internă. Odată cu formarea a doi indivizi fiice - endodiogonie - mama dă doar doi descendenți (așa se reproduce toxoplasma), dar pot exista mai multe înmugurire interne, ceea ce va duce la schizogonie.

Shizogonia, sau diviziunea multiplă, este o formă de reproducere care s-a dezvoltat de la cea anterioară. De asemenea, se găsește în organismele unicelulare, de exemplu, în agentul cauzal al malariei - plasmodium malarial. În cazul schizogoniei, are loc diviziunea nucleară multiplă fără citokineză, iar apoi întreaga citoplasmă este împărțită în particule care se separă în jurul nucleelor. O celulă produce multe celule fiice. Această formă de reproducere alternează de obicei cu reproducerea sexuală.

Înmugurirea constă în faptul că pe celula mamă se formează inițial un mic tubercul, care conține un nucleu fiică, sau nucleoid. Rinichiul crește, ajunge la dimensiunea mamei și apoi se desparte de acesta. Această formă de reproducere este observată la bacterii, ciuperci de drojdie și de la animale unicelulare - la ciliați supt.

sporulareîntâlnit la animalele aparținând tipului de protozoare, clasa sporozoarelor. Spori - una dintre etapele ciclului de viață care servește la reproducere, constă dintr-o celulă acoperită cu o membrană care protejează împotriva Condiții nefavorabile Mediul extern. Unele bacterii după procesul sexual sunt capabile să formeze spori. Sporii bacterieni nu servesc pentru reproducere, ci pentru a experimenta condiții nefavorabile și diferă în semnificația lor biologică de sporii de protozoare și de plante multicelulare.

Propagarea vegetativă a multicelulare Bine În timpul reproducerii vegetative la animalele pluricelulare organism nou format dintr-un grup de celule separate de organismul părinte. Reproducerea vegetativă are loc numai la cele mai primitive dintre animalele pluricelulare: bureții, unele celenterate, plate și anelide.

În bureți și hidre, datorită reproducerii grupurilor de celule pe corp, proeminențe (rinichi). Rinichiul include celule ecto- și endoderme. În hidra, rinichiul crește treptat, se formează tentacule pe el și, în cele din urmă, se separă de mamă. Ciliarele și anelidele sunt împărțite prin constricții în mai multe părți; organele lipsă sunt restaurate în fiecare dintre ele. Astfel, se poate forma un lanț de indivizi. În unele cavități intestinale, reproducerea are loc prin strobilare, care constă în faptul că organismul poliploid crește destul de intens și, la atingerea unei anumite dimensiuni, începe să se împartă în indivizi fiice prin constricții transversale. În acest moment, polipul seamănă cu un teanc de farfurii. Indivizi formați

Meduzele se desprind și încep o viață independentă. La multe specii (de exemplu, celenterate), forma vegetativă de reproducere alternează cu reproducerea sexuală.

reproducere sexuală

Procesul sexual. Reproducerea sexuală se distinge prin prezența unui proces sexual care asigură schimbul de informații ereditare și creează condiții pentru apariția variabilității ereditare. De regulă, la ea participă doi indivizi - feminin și bărbat, care formează celule sexuale haploide feminine și masculine - gameți. Ca urmare a fertilizării, adică fuziunea gameților feminini și masculini, se formează un zigot diploid cu o nouă combinație de trăsături ereditare, care devine strămoșul unui nou organism.

Reproducerea sexuală, în comparație cu reproducerea asexuată, asigură apariția unor descendenți ereditar mai diversi. Formele procesului sexual sunt conjugarea și copularea.

Conjugarea este o formă particulară a procesului sexual, în care fertilizarea are loc prin schimbul reciproc de nuclee migratoare care se deplasează de la o celulă la alta de-a lungul punții citoplasmatice formate de doi indivizi. În timpul conjugării, de obicei nu există o creștere a numărului de indivizi, dar există un schimb de material genetic între celule, care asigură recombinarea proprietăți ereditare. Conjugarea este tipică pentru protozoarele ciliare (de exemplu, ciliate), unele alge (spirogyra).

Copulație (gametogamie)- o formă a procesului sexual în care două celule de sex diferit - gameții - fuzionează și formează un zigot. În acest caz, nucleii gameți formează un nucleu zigot.

Există următoarele forme principale de gametogamie: izogamie, anisogamie și oogamie.

Cu izogamie, se formează gameți mobili, identici din punct de vedere morfologic, dar fiziologic diferă în „mascul” și „feminin”. Izogamia se găsește în multe alge.

La anizogamie (heterogamie) se formează gameți mobili, morfologic și fiziologic diferiți. Acest tip de proces sexual este caracteristic multor alge.

În cazul oogamiei, gameții sunt foarte diferiți unul de celălalt. Gametul feminin este un ovul mare imobil care conține o cantitate mare de nutrienți. Gameti masculini - spermatozoizi

Celulele mici, cel mai adesea mobile, care se mișcă cu ajutorul unuia sau mai multor flageli. La plantele cu semințe, gameții masculini - spermatozoizii - nu au flageli și sunt livrați în ou cu ajutorul unui tub de polen. Oogamia este caracteristică animalelor, plantelor superioare și multor ciuperci.

27. Ovogeneza si spermatogeneza.

spermatogeneza. Testiculul este format din numeroși tubuli. O secțiune transversală prin tubul arată că are mai multe straturi de celule. Ele reprezintă etape succesive în dezvoltarea spermatozoizilor.

Stratul exterior (zona de reproducere) este compus din spermatogonie - celule de formă rotunjită; au un nucleu relativ mare și o cantitate semnificativă de citoplasmă. În timpul dezvoltării embrionare și după naștere până la pubertate, spermatogoniile se împart prin mitoză, datorită căreia numărul acestor celule și testiculul însuși crește. Perioada de diviziune intensă se numește sezon de reproducere.

După debutul pubertății, o parte a spermatogoniei continuă să se dividă mitotic și să formeze aceleași celule, dar unele dintre ele se deplasează în următoarea zonă de creștere situată mai aproape de lumenul tubului. Aici există o creștere semnificativă a dimensiunii celulei datorită creșterii cantității de citoplasmă. În această etapă sunt chemați spermatocite primare.

A treia etapă în dezvoltarea gameților masculini se numește perioada de coacere. În această perioadă, două divizii care avansează rapid apar una după alta. Din fiecare spermatocit primar, doi spermatocitul secundar, iar apoi patru spermatide, care sunt ovale și mult mai mici. Diviziunea celulară în timpul perioadei de maturare este însoțită de o rearanjare a aparatului cromozomial (apare meioza; vezi mai jos). Spermatidele se deplasează în zona cea mai apropiată de lumenul tubulilor, unde se formează spermatozoizi din ei.

La majoritatea animalelor sălbatice, spermatogeneza are loc numai în anumite perioade ale anului. În intervalele dintre ele, tubulii testiculelor conțin doar spermatogonie. Dar la oameni și la majoritatea animalelor domestice, spermatogeneza are loc pe tot parcursul anului.

Ovogeneza. Fazele ovogenezei sunt comparabile cu cele ale spermatogenezei. Acest proces are, de asemenea sezonul de împerechere atunci când ovogonia este divizată intens - celule mici cu un nucleu relativ mare și o cantitate mică de citoplasmă. La mamifere și la oameni, această perioadă se termină înainte de naștere. formată în acest timp ovocite primare rămân neschimbate mulți ani. Odată cu debutul pubertății, periodic, ovocitele individuale intră într-o perioadă de creștere a celulelor, cresc și acumulează gălbenuș, grăsime și pigmenți în ele.

În citoplasma celulei, organelele și membranele acesteia au loc transformări morfologice și biochimice complexe. Fiecare ovocit este înconjurat de celule foliculare mici care îi asigură nutriția.

Urmează perioada de coacere. în timpul cărora apar două diviziuni succesive asociate cu transformarea aparatului cromozomial (meioza). În plus, aceste diviziuni sunt însoțite de o diviziune neuniformă a citoplasmei între celulele fiice. Când ovocitul primar se divide, se formează o celulă mare - ovocit secundar, care conține aproape toată citoplasma și o celulă mică numită polocit primar. La a doua diviziune a maturării, citoplasma este din nou distribuită neuniform. Se formează un ovocit secundar mare și un polocit secundar. În acest moment, polocitul primar se poate împărți și în două celule. Astfel, dintr-un ovocit primar se formează un ovocit secundar și trei polocite (corpi de reducere).În plus, din ovocitul secundar se formează un ou, iar polocitele se dizolvă sau rămân pe suprafața oului, dar nu participă la dezvoltarea ulterioară. Distribuția neuniformă a citoplasmei oferă celulei ou o cantitate semnificativă de citoplasmă și substanțe nutritive care vor fi necesare în viitor pentru dezvoltarea embrionului.

La mamifere și oameni, perioadele de reproducere și creștere a ouălor au loc în foliculi (Fig. 3.5). Un folicul matur este umplut cu lichid, în interiorul său se află o celulă ou. În timpul ovulației, peretele foliculului sparge, oul intră în cavitatea abdominală și apoi, de regulă, în trompele uterine. În tuburi are loc perioada de maturare a oului, iar aici are loc fertilizarea.

La La multe animale, ovogeneza și maturarea ouălor apar numai în anumite anotimpuri ale anului. La femei, un ovul se maturizează de obicei în fiecare lună și pe toată perioada pubertății

Aproximativ 400. Este esențial pentru o persoană ca ovocitele primare să se formeze

sunt împăcați chiar înainte de naștere și apoi persistă de-a lungul vieții și doar treptat unele dintre ele încep să treacă la maturizare și să dea celule ovulului. Aceasta înseamnă că diverși factori nefavorabili la care este expus organismul feminin în timpul vieții le pot afecta dezvoltarea ulterioară; substanțele otrăvitoare (inclusiv nicotină și alcool) care intră în organism pot pătrunde în ovocite și pot provoca în continuare tulburări în dezvoltarea normală a viitorilor descendenți.

Întrebarea 1. Povestește-ne despre istoria descoperirii celulei.
Descoperirea structurii celulare a organismelor vii a devenit posibilă datorită apariției microscopului. Prototipul său a fost inventat în 1590 de către măcinatorul de sticlă olandez Zachary Jansen. Se știe că primul microscop a constat dintr-un tub atașat la un suport și avea două lupe.
Importanța microscopului pentru studierea structurii secțiunilor de obiecte vegetale și animale a fost apreciată pentru prima dată de fizicianul și botanistul englez Robert Hooke. În 1665, pe secțiuni de plută, el a descoperit structuri asemănătoare fagurilor și le-a numit celule sau celule. Cu toate acestea, Hooke a greșit, crezând că celulele sunt goale, iar materia vie este pereții celulari.
Naturalistul olandez Anthony van Leeuwenhoek în a doua jumătate a secolului al XVII-lea. a îmbunătățit microscopul și a fost primul care a văzut celule vii. El a observat și a desenat o serie de protozoare, spermatozoizi, bacterii, eritrocite și chiar mișcarea lor în capilare.

Întrebarea 2. Cine și când a fost formulată prima dată teoria celulară?
Studiul celulelor vegetale și animale a făcut posibilă generalizarea tuturor caracteristicilor structurii lor. În 1838, M. Schleiden a creat teoria citogenezei (formarea celulelor). Principalul său merit este să ridice problema originii celulelor din organism. În 1839, T. Schwann, pe baza lucrării lui M. Schleiden, a creat o teorie celulară. Principalele prevederi ale teoriei celulare (M. Schleiden și T Schwann):
1) toate țesuturile sunt formate din celule;
2) celulele vegetale și animale au principii comune de structură, tk. apar în același mod;
3) fiecare celulă individuală este independentă, iar activitatea organismului este suma activității vitale a celulelor individuale.
În 1858, R. Virchow a acordat o mare atenție dezvoltării ulterioare a teoriei celulare. El nu numai că a reunit toate numeroasele fapte disparate, dar a și arătat în mod convingător că celulele sunt o structură permanentă și apar numai prin reproducerea propriului soi - „fiecare celulă provine dintr-o altă celulă ca urmare a diviziunii, la fel cum este o plantă. format dintr-o plantă și din animale animale”, i.e. a descoperit diviziunea celulară.

Întrebarea 3. Enumerați prevederile actuale ale teoriei celulare.
În vremea noastră, citologia, folosind realizările geneticii, biologiei moleculare și fizico-chimice, se dezvoltă foarte rapid. Și deși principalele prevederi ale teoriei lui T. Schwann și M. Schleiden rămân relevante, datele obținute au făcut posibilă o înțelegere mai profundă a structurii și funcțiilor celulei. Pe baza acestora a fost formulată teoria celulară modernă. Enumerăm principalele sale prevederi:
1) o celulă este o unitate de structură, funcționare, reproducere și dezvoltare a organismelor vii;
2) celulele tuturor organismelor sunt similare ca structură și compoziție chimică;
3) reproducerea celulară are loc prin divizarea celulei mamă;
4) celulele organismelor pluricelulare sunt specializate: îndeplinesc diferite funcții și formează țesuturi.

Întrebarea 4. Descrieți importanța teoriei celulare pentru dezvoltarea biologiei.
Potrivit filozofilor care au studiat istoria științei (de exemplu, Friedrich Engels), teoria celulară este una dintre cele mai mari descoperiri ale secolului al XIX-lea. Ea a jucat un rol imens în dezvoltarea nu numai a biologiei, ci și a științelor naturale în general. Protozoarele, bacteriile, multe ciuperci și alge sunt celule care există separat unele de altele. Corpul tuturor organismelor pluricelulare - plante, ciuperci și animale - este construit din mai multe sau mai puține celule, care sunt structurile elementare care alcătuiesc un organism complex. Indiferent dacă o celulă este un sistem viu integral sau o parte a acestuia, ea are un set de caracteristici și proprietăți comune tuturor celulelor.
Teoria celulară a indicat pentru prima dată fără echivoc unitatea lumii vii. Odată cu apariția sa, decalajul dintre regnul animal și regnul vegetal a dispărut. Pe baza teoriei celulare la mijlocul secolului al XIX-lea. A apărut citologia - o știință care studiază structura și funcțiile celulei.
Gândiți-vă pentru care reprezentanți ai lumii organice coincid conceptele de „celulă” și „organism”.
O celulă este unitatea structurală, funcțională și genetică de bază a organizării viețuitoarelor, un sistem viu elementar. O celulă poate exista ca un organism separat.
Conceptele de „celulă” și „organism” coincid în cazul în care vorbim despre organisme unicelulare. Acestea includ procariote, sau nenucleare (în special, bacterii), și din eucariote, sau nucleare, cele mai simple (cum ar fi pantof ciliat, chlamydomonas, euglena verde). Corpul lor este format dintr-o celulă, care implementează toate funcțiile corpului - metabolism, iritabilitate, reproducere, mișcare. Diverse organele contribuie la aceste funcții, inclusiv motiv special(de exemplu, flagelii și cilii asigură mișcarea). Organismele unicelulare sunt adesea capabile să formeze grupuri - colonii. Cu toate acestea, conceptul de „organism multicelular” este încă inaplicabil unei colonii, deoarece celulele sale constitutive au același tip de structură (nu sunt subdivizate în țesuturi), interacționează slab între ele și, fiind izolate de colonie, continuă. să existe independent și să se înmulțească fără probleme.

Întrebarea 1. Povestește-ne despre istoria descoperirii celulei.

Descoperirea structurii celulare a organismelor vii a devenit posibilă datorită apariției unui microscop, inventat în 1590 de Zachary Jansen.

Importanța microscopului pentru studierea structurii secțiunilor de obiecte vegetale și animale a fost apreciată pentru prima dată de fizicianul și botanistul englez Robert Hooke. În 1665, pe secțiuni de plută, el a descoperit structuri asemănătoare fagurilor și le-a numit celule sau celule. Cu toate acestea, Hooke a greșit, crezând că celulele sunt goale, iar materia vie este pereții celulari.

Naturalistul olandez Anthony van Leeuwenhoek în a doua jumătate a secolului al XVII-lea. a îmbunătățit microscopul și a fost primul care a văzut celule vii. El a observat și a desenat un număr de protozoare, spermatozoizi, bacterii, globule roșii și chiar mișcarea acestora în capilare (vezi și răspunsul la întrebarea 3 la 1.1).

Întrebarea 2. Cine și când a fost formulată prima dată teoria celulară?

În secolele XVII-XVIII. întrebarea dacă celulele fac parte din toate organismele vegetale și animale a rămas deschisă. Pe el în 1838-1839. au răspuns în cele din urmă oamenii de știință germani botanistul Matthias Schleiden și zoologul Theodor Schwann. Ei au analizat toate cunoștințele despre structura celulară a faunei sălbatice care existau în acel moment și au formulat o teorie celulară. Această teorie a postulat că toate organismele vegetale și animale sunt compuse din cele mai simple părți - celule. În același timp, fiecare celulă din anumite limite este un fel de întreg independent. În același timp, în interiorul corpului, toate celulele acționează împreună, formând o unitate armonioasă. Cu toate acestea, Schleiden și Schwann s-au înșelat crezând că celulele noi se formează din materie non-celulară. Această presupunere a fost respinsă de omul de știință german Rudolf Virchow, care a demonstrat că fiecare celulă provine dintr-o altă celulă.

Întrebarea 3. Enumerați prevederile actuale ale teoriei celulare.

În vremea noastră, citologia, folosind realizările geneticii, biologiei moleculare și fizico-chimice, se dezvoltă foarte rapid. Și deși principalele prevederi ale teoriei lui T. Schwann și M. Schleiden rămân relevante, datele obținute au făcut posibilă o înțelegere mai profundă a structurii și funcțiilor celulei. Pe baza acestora a fost formulată teoria celulară modernă. Enumerăm principalele sale prevederi:

Întrebarea 5. Gândiți-vă pentru care reprezentanți ai lumii organice coincid conceptele de „celulă” și „organism”.

Conceptele de „celulă” și „organism” coincid în cazul în care vorbim despre organisme unicelulare. Acestea includ procariote, sau nenucleare (în special, bacterii), și din eucariote, sau nucleare, cele mai simple (cum ar fi pantof ciliat, chlamydomonas, euglena verde). Corpul lor este format dintr-o celulă, care implementează toate funcțiile corpului - metabolism, iritabilitate, reproducere, mișcare. Aceste funcții sunt facilitate de o varietate de organele, inclusiv cele speciale (de exemplu, flagelii și cilii asigură mișcarea). Organismele unicelulare sunt adesea capabile să formeze grupuri - colonii. Totuși, conceptul de „organism multicelular” este încă inaplicabil unei colonii, deoarece celulele care o alcătuiesc au același tip de structură (nu sunt împărțite în țesuturi), interacționează slab între ele și, fiind izolate de colonie, continuă să existe independent și să se înmulțească fără probleme.

Prima persoană care a văzut celule a fost un om de știință englez Robert Hooke(cunoscut nouă datorită legii lui Hooke). V 1665încercând să-mi dau seama de ce lemn de plutăînoată atât de bine, Hooke a început să examineze secțiuni subțiri de plută cu ajutorul unui microscop. A descoperit că pluta era împărțită în multe celule minuscule, ceea ce îi amintea de celulele monahale și le-a numit celule (în engleză, celulă înseamnă „celulă, celulă, celulă”). V 1675 doctor italian M. Malpighi, si in 1682- botanist englez N. Gru a confirmat structura celulară a plantelor. Au început să vorbească despre celulă ca pe o „bule plină cu suc hrănitor”. V 1674 maestru olandez Anthony van Leeuwenhoek(Anton van Leeuwenhoek, 1632 -1723 ) folosind un microscop pentru prima dată am văzut „animale” într-o picătură de apă - organisme vii în mișcare ( ciliati, amibă, bacterii). Leeuwenhoek a observat și celulele animale pentru prima dată - eritrociteși spermatozoizi. Astfel, deja la începutul secolului al XVIII-lea, oamenii de știință știau că plantele sub o mărire mare aveau o structură celulară și au văzut unele organisme, care mai târziu au fost numite unicelulare. V 1802 -1808 ani explorator francez Charles Francois Mirbel a constatat că toate plantele sunt compuse din țesuturi formate din celule. J. B. Lamarck v 1809 a extins ideea lui Mirbel despre structura celulară la organismele animale. În 1825 un om de știință ceh J. Purkyne a descoperit nucleul celulei ou a păsărilor, iar în 1839 a inventat termenul protoplasmă". În 1831 un botanist englez R. Brown a descris mai întâi nucleul unei celule vegetale și în 1833 a stabilit că nucleul este un organel esențial al unei celule vegetale. De atunci, principalul lucru în organizarea celulelor nu este membrana, ci conținutul. teoria celulei structura organismelor s-a format în 1839 zoolog german T. Schwannomși M. Schleidenși a inclus trei prevederi. În 1858 Rudolf Virchow a completat-o ​​cu încă o prevedere, totuși, au existat o serie de erori în ideile sale: de exemplu, el a presupus că celulele sunt slab conectate între ele și fiecare există „de la sine”. Abia mai târziu a fost posibilă demonstrarea integrității sistemului celular. V 1878 oameni de știință ruși I. D. Chistiakov deschis mitozăîn celulele vegetale; v 1878 W. Flemming și PI Peremezhko descoperă mitoza la animale. V 1882 V. Flemming observă meioza în celulele animale, iar în 1888 E Strasburger - în legume.

18. teoria celulei- una dintre cele mai recunoscute biologic generalizări care afirmă unitatea principiului structurii şi dezvoltării lumii plantelor, animalelorși alte organisme vii structura celulara, în care celula este considerată ca un element structural comun al organismelor vii.

19.Prevederi de bază ale teoriei celulare

Teoria celulară modernă include următoarele prevederi principale:

Nr. 1 O celulă este o unitate de structură, activitate de viață, creștere și dezvoltare a organismelor vii, nu există viață în afara celulei;.

Nr. 2 O celulă este un singur sistem format din mai multe elemente care sunt conectate în mod natural între ele, reprezentând o anumită formațiune integrală;

Nr. 3 Celulele tuturor organismelor sunt similare ca compoziție chimică, structură și funcții;

#4 Celulele noi se formează numai ca rezultat al diviziunii celulelor originale;

№5 Celulele organismelor multicelulare formează țesuturi, organe din țesuturi. Viața unui organism ca întreg este determinată de interacțiunea celulelor sale constitutive;

№6 Celulele organismelor multicelulare au un set complet de gene, dar diferă unele de altele prin faptul că au grupuri diferite de gene, ceea ce are ca rezultat diversitatea morfologică și funcțională a celulelor - diferențiere.

Dezvoltarea teoriei celulare în a doua jumătate a secolului al XIX-lea

Începând cu anii 1840, studiul celulei a fost în centrul atenției întregii biologie și s-a dezvoltat rapid, transformându-se într-o ramură independentă a științei - citologia.

Pentru dezvoltarea ulterioară a teoriei celulare, extinderea acesteia la protisti (protozoare), care au fost recunoscute ca celule cu viață liberă, a fost esențială (Siebold, 1848).

În acest moment, ideea compoziției celulei se schimbă. Se clarifică importanța secundară a membranei celulare, care era recunoscută anterior ca cea mai esențială parte a celulei, și se aduce importanța protoplasmei (citoplasmei) și a nucleului celular (Mol, Cohn, LS Tsenkovsky, Leydig, Huxley). în prim plan, care și-a găsit expresia în definiția celulei dată de M. Schulze în 1861:

O celulă este un bulgăre de protoplasmă cu un nucleu conținut în interior.

În 1861, Brucco a prezentat o teorie despre structura complexă a celulei, pe care o definește ca un „organism elementar”, clarifică teoria formării celulelor dintr-o substanță fără structură (citoblastem) dezvoltată în continuare de Schleiden și Schwann. S-a descoperit că metoda de formare a celulelor noi este diviziunea celulară, care a fost studiată pentru prima dată de Mole pe alge filamentoase. În infirmarea teoriei citoblastemului asupra materialului botanic, studiile lui Negeli și N. I. Zhele au jucat un rol important.

Diviziunea celulelor tisulare la animale a fost descoperită în 1841 de Remarque. S-a dovedit că fragmentarea blastomerelor este o serie de diviziuni succesive (Bishtyuf, N. A. Kelliker). Ideea răspândirii universale a diviziunii celulare ca modalitate de a forma noi celule este fixată de R. Virchow sub forma unui aforism:

„Omnis cellula ex cellula”. Fiecare celulă dintr-o celulă.

În dezvoltarea teoriei celulare în secolul al XIX-lea, apar contradicții ascuțite, reflectând natura duală a teoriei celulare care s-a dezvoltat în cadrul unei concepții mecaniciste despre natură. Deja în Schwann există o încercare de a considera organismul ca o sumă de celule. Această tendință este dezvoltată în special în „Patologia celulară” a lui Virchow (1858).

Lucrarea lui Virchow a avut un impact ambiguu asupra dezvoltării științei celulare:

El a extins teoria celulară în domeniul patologiei, ceea ce a contribuit la recunoașterea universalității doctrinei celulare. Lucrarea lui Virchow a consolidat respingerea teoriei lui Schleiden și Schwann a citoblastemului, a atras atenția asupra protoplasmei și nucleului, recunoscute ca părțile cele mai esențiale ale celulei.

Virchow a direcționat dezvoltarea teoriei celulare pe calea unei interpretări pur mecaniciste a organismului.

Virchow a ridicat celulele la nivelul unei ființe independente, drept urmare organismul a fost considerat nu ca un întreg, ci pur și simplu ca o sumă de celule.

XXsecol

Din a doua jumătate a secolului al XIX-lea, teoria celulară a căpătat un caracter din ce în ce mai metafizic, întărit de Fiziologia celulară a lui Ferworn, care considera orice proces fiziologic care are loc în organism ca o simplă sumă a manifestărilor fiziologice ale celulelor individuale. La sfârșitul acestei linii de dezvoltare a teoriei celulare a apărut teoria mecanicistă a „starii celulare”, care a fost susținută, printre alții, de Haeckel. Conform acestei teorii, corpul este comparat cu statul, iar celulele sale - cu cetățenii. O astfel de teorie a contrazis principiul integrității organismului.

Direcția mecanicistă în dezvoltarea teoriei celulare a fost aspru criticată. În 1860, I. M. Sechenov a criticat ideea lui Virchow despre o celulă. Mai târziu, teoria celulară a fost supusă unor evaluări critice de către alți autori. Cele mai serioase și fundamentale obiecții au fost făcute de Hertwig, A. G. Gurvich (1904), M. Heidenhain (1907) și Dobell (1911). Histologul ceh Studnička (1929, 1934) a făcut o critică extinsă a teoriei celulare.

În anii 1950, un biolog sovietic O. B. Lepeshinskaya, pe baza datelor cercetării sale, a prezentat o „nouă teorie celulară” spre deosebire de „virchowianism”. S-a bazat pe ideea că în ontogeneză celulele se pot dezvolta dintr-o substanță vie non-celulară. O verificare critică a faptelor puse de O. B. Lepeshinskaya și adepții săi ca bază a teoriei prezentate de ea nu a confirmat datele privind dezvoltarea nucleelor ​​celulare dintr-o „substanță vie” fără nucleu.

Teoria celulară modernă

Teoria celulară modernă pornește de la faptul că structura celulară este principala formă de existență a vieții, inerentă tuturor organismelor vii, cu excepția virusuri. Îmbunătățirea structurii celulare a fost direcția principală de dezvoltare evolutivă atât la plante, cât și la animale, iar structura celulară a fost menținută ferm în majoritatea organismelor moderne.

În același timp, prevederile dogmatice și incorecte metodologic ale teoriei celulare ar trebui reevaluate:

Structura celulară este principala, dar nu singura formă de existență a vieții. Virușii pot fi considerați forme de viață non-celulare. Adevărat, ele prezintă semne de ființe vii (metabolism, capacitatea de a se reproduce etc.) numai în interiorul celulelor; în afara celulelor, virusul este o substanță chimică complexă. Potrivit majorității oamenilor de știință, la originea lor, virușii sunt asociați cu celula, fac parte din materialul ei genetic, genele „sălbatice”.

S-a dovedit că există două tipuri de celule - procariote (celule de bacterii și arheebacterii), care nu au un nucleu delimitat de membrane, și eucariote (celule de plante, animale, ciuperci și protisti), având un nucleu înconjurat de un membrana dubla cu pori nucleari. Există multe alte diferențe între celulele procariote și eucariote. Majoritatea procariotelor nu au organele membranare interne, în timp ce majoritatea eucariotelor au mitocondrii și cloroplaste. Conform teoriei simbiogenezei, aceste organite semi-autonome sunt descendenții celulelor bacteriene. Astfel, o celulă eucariotă este un sistem de un nivel superior de organizare; nu poate fi considerată complet omoloagă cu o celulă bacteriană (o celulă bacteriană este omoloagă cu o mitocondrie a unei celule umane). Omologia tuturor celulelor, astfel, a fost redusă la prezența unei membrane exterioare închise dintr-un strat dublu de fosfolipide (în arhebacterii are o compoziție chimică diferită față de alte grupuri de organisme), ribozomi și cromozomi - material ereditar sub formă de molecule de ADN care formează un complex cu proteine ​​. Acest lucru, desigur, nu neagă originea comună a tuturor celulelor, ceea ce este confirmat de comunitatea compoziției lor chimice.

Teoria celulară a considerat organismul ca o sumă de celule și a dizolvat manifestările vitale ale organismului în suma manifestărilor vitale ale celulelor sale constitutive. Aceasta a ignorat integritatea organismului, modelele întregului au fost înlocuite cu suma părților.

Considerând celula ca un element structural universal, teoria celulară a considerat celulele tisulare și gameții, protisții și blastomerii ca structuri complet omoloage. Aplicabilitatea conceptului de celulă la protisti este o problemă discutabilă a științei celulare, în sensul că multe celule complexe multinucleate ale protiștilor pot fi considerate structuri supracelulare. În celulele tisulare, celulele germinale, protistele, se manifestă o organizare celulară comună, exprimată în izolarea morfologică a carioplasmei sub formă de nucleu, totuși, aceste structuri nu pot fi considerate echivalente calitativ, ducând toate caracteristicile lor specifice dincolo de conceptul de " celulă”. În special, gameții animalelor sau plantelor nu sunt doar celule ale unui organism multicelular, ci o generație haploidă specială a ciclului lor de viață, care are caracteristici genetice, morfologice și uneori ecologice și este supusă unei acțiuni independente. selecție naturală. În același timp, aproape toate celulele eucariote au, fără îndoială, o origine comună și un set de structuri omoloage - elemente ale citoscheletului, ribozomi de tip eucariot etc.

Teoria celulară dogmatică a ignorat specificul structurilor necelulare din corp sau chiar le-a recunoscut, așa cum a făcut Virchow, ca neînsuflețite. De fapt, pe lângă celule, organismul are structuri supracelulare multinucleare ( sincitia, simplaste) și o substanță intercelulară fără nucleu care are capacitatea de a metaboliza și, prin urmare, este vie. Stabilirea specificului manifestărilor lor vitale și a semnificației pentru organism este sarcina citologiei moderne. În același timp, atât structurile multinucleare, cât și substanța extracelulară apar numai din celule. Sincitia si simplastele organismelor pluricelulare sunt produsul fuziunii celulelor originale, iar substanta extracelulara este produsul secretiei lor, i.e. se formează ca urmare a metabolismului celular.

Problema părții și a întregului a fost rezolvată metafizic de teoria celulară ortodoxă: toată atenția a fost transferată către părțile organismului - celule sau „organisme elementare”.

Integritatea organismului este rezultatul unor relații naturale, materiale, care sunt destul de accesibile cercetării și dezvăluirii. Celulele unui organism multicelular nu sunt indivizi capabili să existe independent (așa-numitele culturi celulare din afara organismului sunt sisteme biologice create artificial). De regulă, numai acele celule multicelulare care dau naștere la noi indivizi (gameți, zigoți sau spori) și pot fi considerate ca organisme separate sunt capabile de existență independentă. Celula nu poate fi smulsă din mediu (ca, într-adevăr, orice sistem viu). Concentrarea întregii atenții asupra celulelor individuale duce inevitabil la unificare și la o înțelegere mecanicistă a organismului ca sumă de părți.

Purificată din mecanism și completată cu date noi, teoria celulară rămâne una dintre cele mai importante generalizări biologice.

Septembrie 1674 Royal Society of London. Am primit un pachet cu documente în olandeză. Conțineau descrieri ale unor creaturi uimitoare.

Desene au fost atașate scrisorii.

Membrii Societății Învățate Engleze, toți oameni de știință vechi, nu au văzut niciodată așa ceva. Această scrisoare i-a șocat. Bineînțeles că nu au crezut ce au citit.

Aveau și microscoape (microscopul a apărut în jurul anului 1600). Cu toate acestea, nu au văzut niciodată „animalele mici” descrise de Leeuwenhoek.

Au decis că acest olandez necunoscut era pur și simplu nebun.

Anthony van Leeuwenhoek nu a fost om de știință. De fapt, la început a fost un negustor de pânze. Și ca orice comerciant căruia îi pasă de calitatea produsului său, l-a verificat cu lupa.

Leeuwenhoek era pur și simplu obsedat de lentile și lupe. Drept urmare, a devenit cel mai bun producător de lentile din Europa.

A introdus cele mai puternice lentile de la acea vreme în microscopul său. Nimeni nu a putut crea un microscop mai puternic timp de un secol.

Cea mai mică, dar cea mai puternică lentilă a vremii a revoluționat știința și a deschis calea istoricul celular.

Era o persoană curios, așa că a examinat literalmente totul printr-un microscop. Si apa.

El a scris:

„...e pur și simplu minunat... până acum nu am avut o plăcere mai mare pentru ochiul meu decât să privesc mii dintre cele mai mici animale care se grăbesc într-o picătură de apă...”

Anthony Van Leeuwenhoek a descoperit Universul Microscopic.

Cu toate acestea, nu a interpretat corect ceea ce a văzut. El a decis că aceste animale microscopice au o inimă, mușchi și alte organe, la fel ca animalele din macrocosmos.

Le-a numit „Animalcules” - animale microscopice.

Poate că această descoperire nu a fost observată - Leeuwenhoek era necunoscut de nimeni din lumea științifică. Astăzi ar fi numit naturalist amator.

Oamenii de știință regali au reacționat la înregistrări cu neîncredere și au cerut să rezolve totul. La acea vreme era specialistul șef în studiul obiectelor microscopice.

Studiind țesutul spongios al plantelor, Hooke a introdus termenul „celulă” în biologie.

A repetat experimentele lui Leeuwenhoek cu un microscop și a reușit să vadă „animale mici”.

Cercetătorii regali trebuiau să admită că Leeuwenhoek avea dreptate.

Acest lucru i-a șocat. Lumea, care părea să fie atât de bine studiat de ei, s-a dovedit a fi mult mai complex și surprinzător.

În 1680, Anthony Van Leeuwenhoek a fost acceptat în Societatea Științifică Regală Internațională și a proclamat „Descoperitorul animalelor microscopice”, confirmând acest lucru cu un certificat corespunzător.

Omul de știință proaspăt bătut nu s-a odihnit pe lauri și a început să studieze... pe sine. Primul lucru pe care l-a făcut a fost să-și zgârie dinții și să vadă noi „Animalcules” – bacterii.

Și într-o picătură din propriul său sânge, a văzut corpuri mici și roșii rotunde, pe care le-a numit „Globuli”.

Din păcate, după aceea, dezvoltarea microbiologiei s-a oprit timp de un secol...

Următorul nume din istoria studiului celulei este Robert Brown

(da, este el, al cărui nume este dat mișcării aleatorii a particulelor)

La sfârșitul secolului al XVIII-lea - prima jumătate a secolului al XIX-lea, Robert Brown a decis să se uite deja interior celula plantei.

A observat că în interiorul fiecărei celule există o formațiune densă.

Acesta a fost un punct de cotitură în istoria științei.

Brown a numit această formație „ miez”.

Mai mult, a demonstrat că există nuclei în toate celulele. Această declarație a fost documentată în lucrarea sa din 1830.

Mai târziu, observațiile lui Brown vor permite oamenilor de știință să înțeleagă în sfârșit structura celulelor.

Cu toate acestea, pentru a continua studiul celulelor, oamenii de știință au trebuit să creeze un microscop mai puternic.

Istoria studiului celulei. Berlin.

Au găsit ceva în comun toate ființe vii, atât vegetale cât și animale.

„Toate ființele vii sunt formate din celule”

Se dovedește că un organism multicelular este o „cooperare a celulelor”

M. Schleiden și T. Schwann au creat teoria celulară

Dar nu toate afirmațiile lor s-au dovedit a fi adevărate...

S-au înșelat în privința originii celulelor.

Schwann și Schleiden credeau că celulele apar spontan și cresc ca niște cristale din cele mai mici particule de materie neînsuflețită. Ei au susținut că au văzut asta petrecându-se la microscop.

Robert Remak și Rudolf Virchow

Unul a făcut toate cercetările necesare, iar celălalt... a primit toți laurii.

Refacere a pornit să afle de unde provin celulele. În a lui munca stiintifica el a descris în detaliu etapele diviziunii celulare. pentru că a studiat embrionii, apoi a trasat întreaga cale - de la două celule și o blastula până la formarea țesuturilor, organelor și apoi a organismului însuși.

A dovedit că celulele provin din celule si nimic altceva.

Virchow a fost profesor de anatomie. În 1855, omul de știință „a făcut o mișcare de cavaler”. El a luat toate rezultatele cercetărilor lui Remak, le-a inclus în cartea sa și și le-a însușit.

pentru că era un profesor respectat, era ascultat.

Din păcate, despre Virchow este încă scris în toate manualele din istoria studiului celulei, iar lui Remak, adevăratul autor al descoperirii, i se acordă doar un loc modest în notele de subsol...

Ce a însemnat această descoperire?

• ce toată viața de pe pământ a început cândva cu o celulă.

• toate ființele vii formează un singur arbore genealogic

teoria celulei a avut un aspect finit