Cấu trúc tế bào

Cơ thể con người, giống như bất kỳ sinh vật sống nào khác, được tạo thành từ các tế bào. Chúng đóng một trong những vai trò chính trong cơ thể chúng ta. Với sự giúp đỡ của các tế bào, sự tăng trưởng, phát triển và sinh sản xảy ra.

Bây giờ chúng ta hãy nhớ lại định nghĩa về cái thường được gọi là tế bào trong sinh học.

Tế bào là một đơn vị cơ bản tham gia vào cấu trúc và hoạt động của tất cả các sinh vật sống, ngoại trừ virus. Nó có quá trình trao đổi chất riêng và không chỉ có thể tồn tại độc lập mà còn có thể tự phát triển và sinh sản. Nói tóm lại, chúng ta có thể kết luận rằng tế bào là vật liệu xây dựng quan trọng và cần thiết nhất đối với bất kỳ sinh vật nào.

Tất nhiên, bằng mắt thường, bạn khó có thể nhìn thấy chiếc lồng. Nhưng với sự trợ giúp của các công nghệ hiện đại, một người có cơ hội tuyệt vời không chỉ để kiểm tra tế bào dưới kính hiển vi ánh sáng hoặc điện tử mà còn nghiên cứu cấu trúc của nó, phân lập và nuôi cấy các mô riêng lẻ của nó, thậm chí giải mã thông tin di truyền của tế bào.

Và bây giờ, với sự trợ giúp của hình này, hãy xem xét trực quan cấu trúc của tế bào:

Cấu trúc tế bào

Nhưng thật thú vị, hóa ra không phải tất cả các tế bào đều có cấu trúc giống nhau. Có một số khác biệt giữa các tế bào của một sinh vật sống và các tế bào của thực vật. Thật vậy, trong tế bào thực vật có plastid, màng và không bào với nhựa tế bào. Trong ảnh, bạn có thể thấy cấu trúc tế bào của động vật và thực vật và thấy sự khác biệt giữa chúng:

Để biết thêm thông tin về cấu trúc của tế bào thực vật và động vật, bạn sẽ tìm hiểu bằng cách xem video

Như bạn có thể thấy, các tế bào mặc dù có kích thước siêu nhỏ nhưng cấu trúc của chúng khá phức tạp. Do đó, bây giờ chúng ta sẽ chuyển sang nghiên cứu chi tiết hơn về cấu trúc của tế bào.

Màng sinh chất của một tế bào

Để tạo hình dạng và tách biệt tế bào với loại của nó, một màng được đặt xung quanh tế bào người.

Vì màng có khả năng truyền một phần các chất qua chính nó, do đó, các chất cần thiết đi vào tế bào và các chất thải được loại bỏ khỏi nó.

Thông thường, chúng ta có thể nói rằng màng tế bào là một màng siêu vi, bao gồm hai lớp protein đơn phân tử và một lớp lipid lưỡng phân tử, nằm giữa các lớp này.

Từ đó, chúng ta có thể kết luận rằng màng tế bào đóng một vai trò quan trọng trong cấu trúc của nó, vì nó thực hiện một số chức năng cụ thể. Nó đóng vai trò bảo vệ, rào cản và chức năng kết nối giữa các tế bào khác và để giao tiếp với môi trường.

Và bây giờ hãy xem cấu trúc chi tiết hơn của màng trong hình:

tế bào chất

Thành phần tiếp theo của môi trường bên trong tế bào là tế bào chất. Nó là một chất bán lỏng trong đó các chất khác di chuyển và hòa tan. Tế bào chất bao gồm protein và nước.

Bên trong tế bào có sự vận động không ngừng của tế bào chất gọi là sự luân chuyển. Cyclosis là hình tròn hoặc hình lưới.

Ngoài ra, tế bào chất kết nối các phần khác nhau của tế bào. Trong môi trường này, các bào quan của tế bào được định vị.

Bào quan là cấu trúc tế bào vĩnh viễn với các chức năng cụ thể.

Các bào quan như vậy bao gồm các cấu trúc như ma trận tế bào chất, mạng lưới nội chất, ribosome, ty thể, v.v.

Bây giờ chúng ta sẽ cố gắng xem xét kỹ hơn các bào quan này và tìm hiểu chức năng của chúng.

tế bào chất

ma trận tế bào chất

Một trong những phần chính của tế bào là ma trận tế bào chất. Nhờ nó, các quá trình sinh tổng hợp diễn ra trong tế bào và các thành phần của nó có chứa các enzym tạo ra năng lượng.

ma trận tế bào chất

lưới nội chất

Bên trong, vùng tế bào chất bao gồm các kênh nhỏ và các khoang khác nhau. Các kênh này, kết nối với nhau, tạo thành mạng lưới nội chất. Một mạng như vậy không đồng nhất trong cấu trúc của nó và có thể ở dạng hạt hoặc mịn.


lưới nội chất

nhân tế bào

Phần quan trọng nhất, hiện diện trong hầu hết các tế bào, là nhân tế bào. Các tế bào có nhân được gọi là sinh vật nhân chuẩn. Mỗi nhân tế bào chứa DNA. Nó là chất di truyền và tất cả các thuộc tính của tế bào được mã hóa trong đó.

nhân tế bào

nhiễm sắc thể

Nếu chúng ta nhìn vào cấu trúc của nhiễm sắc thể dưới kính hiển vi, chúng ta có thể thấy rằng nó bao gồm hai nhiễm sắc thể. Theo quy định, sau khi phân chia hạt nhân, nhiễm sắc thể trở thành nhiễm sắc thể đơn. Nhưng khi bắt đầu lần phân chia tiếp theo, một nhiễm sắc thể khác xuất hiện trên nhiễm sắc thể.

nhiễm sắc thể

trung tâm di động

Khi xem xét trung tâm tế bào, người ta có thể thấy rằng nó bao gồm một máy ly tâm mẹ và con gái. Mỗi máy ly tâm như vậy là một vật thể hình trụ, các bức tường được hình thành bởi chín bộ ba ống và ở giữa có một chất đồng nhất.

Với sự trợ giúp của một trung tâm tế bào như vậy, sự phân chia của tế bào động vật và thực vật bậc thấp xảy ra.

trung tâm di động

Riboxom

Riboxom là bào quan phổ quát ở cả tế bào động vật và thực vật. Chức năng chính của chúng là tổng hợp protein ở trung tâm chức năng.

Riboxom

ti thể

Ty thể cũng là những bào quan cực nhỏ, nhưng không giống như ribosome, chúng có cấu trúc hai màng, trong đó màng ngoài nhẵn và màng trong có các phần nhô ra có hình dạng khác nhau được gọi là cristae. Ti thể đóng vai trò là trung tâm hô hấp và năng lượng

ti thể

bộ máy Golgi

Nhưng với sự trợ giúp của bộ máy Golgi, quá trình tích lũy và vận chuyển các chất diễn ra. Ngoài ra, nhờ bộ máy này, sự hình thành lysosome và quá trình tổng hợp lipid và carbohydrate diễn ra.

Về cấu trúc, bộ máy Golgi giống như các cơ thể riêng lẻ, có hình lưỡi liềm hoặc hình que.

bộ máy Golgi

lạp thể

Nhưng plastid đối với tế bào thực vật đóng vai trò của một trạm năng lượng. Chúng có xu hướng thay đổi từ loài này sang loài khác. Plastid được chia thành các loại như lục lạp, sắc lạp, bạch cầu.

lạp thể

Lysosome

Không bào tiêu hóa, có khả năng hòa tan các enzym, được gọi là lysosome. Chúng là các bào quan màng đơn cực nhỏ có hình tròn. Số lượng của chúng trực tiếp phụ thuộc vào mức độ khả thi của tế bào và tình trạng vật lý của nó.

Trong trường hợp xảy ra sự phá hủy màng lysosome, thì trong trường hợp này, tế bào có thể tự tiêu hóa.

Lysosome

Các cách nuôi tế bào

Bây giờ hãy xem cách các tế bào được cung cấp năng lượng:

Tế bào được nuôi như thế nào

Ở đây cần lưu ý rằng protein và polysacarit có xu hướng xâm nhập vào tế bào bằng quá trình thực bào, nhưng chất lỏng lại giảm xuống - do pinocytosis.

Phương pháp dinh dưỡng của tế bào động vật, trong đó các chất dinh dưỡng xâm nhập vào nó, được gọi là thực bào. Và một cách phổ biến như vậy để nuôi bất kỳ tế bào nào, trong đó các chất dinh dưỡng đi vào tế bào đã ở dạng hòa tan, được gọi là pinocytosis.

Chia tất cả các ô (hoặc sinh vật sống) thành hai loại: sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân chuẩn. Sinh vật nhân sơ là tế bào hoặc sinh vật không có nhân, bao gồm vi rút, vi khuẩn nhân sơ và tảo lam, trong đó tế bào bao gồm trực tiếp tế bào chất, trong đó có một nhiễm sắc thể - phân tử ADN(đôi khi là ARN).

tế bào nhân thực có một nhân trong đó có các nucleoprotein (phức hợp protein histone + DNA), cũng như các loại khác bào quan. Sinh vật nhân chuẩn bao gồm hầu hết các sinh vật sống đơn bào và đa bào hiện đại được khoa học biết đến (bao gồm cả thực vật).

Cấu trúc của các cơ quan eukaryote.

tên hữu cơ	Cấu trúc của cơ quan	chức năng organoid
tế bào chất	Môi trường bên trong của tế bào, chứa nhân và các bào quan khác. Nó có cấu trúc bán lỏng, hạt mịn.	Thực hiện chức năng vận chuyển. Điều chỉnh tốc độ dòng chảy của các quá trình sinh hóa trao đổi chất. Cung cấp sự tương tác giữa các bào quan.
Riboxom	Các bào quan nhỏ hình cầu hoặc hình elip có đường kính từ 15 đến 30 nanomet.	Chúng cung cấp quá trình tổng hợp các phân tử protein, sự lắp ráp của chúng từ các axit amin.
ti thể	Bào quan có nhiều hình dạng - từ hình cầu đến hình sợi. Bên trong ti thể có những nếp gấp kích thước từ 0,2 - 0,7 micron. Vỏ ngoài của ty thể có cấu trúc hai màng. Màng ngoài nhẵn, bên trong có các mấu lồi hình chữ thập với các enzim hô hấp.	Các enzym trên màng đảm bảo sự tổng hợp ATP (axit adenosine triphosphoric). Chức năng năng lượng. Ty thể cung cấp năng lượng cho tế bào bằng cách giải phóng nó trong quá trình phân hủy ATP.
Lưới nội chất (ER)	Hệ thống màng trong tế bào chất hình thành các kênh và khoang. Có hai loại: dạng hạt, trên đó có các ribôxôm và dạng trơn.	Cung cấp các quá trình tổng hợp chất dinh dưỡng (protein, chất béo, carbohydrate). Protein được tổng hợp trên ER dạng hạt, trong khi chất béo và carbohydrate được tổng hợp trên ER trơn. Cung cấp lưu thông và vận chuyển các chất dinh dưỡng trong tế bào.
lạp thể(bào quan chỉ có ở tế bào thực vật) có ba loại:	bào quan màng kép
Leucoplast	Plastid không màu được tìm thấy trong củ, rễ và củ của thực vật.	Chúng là một hồ chứa bổ sung để lưu trữ chất dinh dưỡng.
lục lạp	Các bào quan có hình bầu dục và màu xanh lá cây. Chúng được ngăn cách với tế bào chất bởi hai màng ba lớp. Bên trong lục lạp là chất diệp lục.	Biến đổi chất hữu cơ từ chất vô cơ bằng cách sử dụng năng lượng của mặt trời.
sắc lạp	Các bào quan, từ vàng đến nâu, trong đó tích tụ caroten.	Chúng góp phần vào sự xuất hiện của các bộ phận có màu vàng, cam và đỏ ở thực vật.
Lysosome	Các bào quan tròn có đường kính khoảng 1 micron, có màng trên bề mặt và bên trong - phức hợp các enzym.	chức năng tiêu hóa. Tiêu hóa các hạt dinh dưỡng và loại bỏ các phần chết của tế bào.
phức hợp Golgi	Nó có thể có hình dạng khác nhau. Bao gồm các khoang ngăn cách bởi màng. Các dạng hình ống có bong bóng ở hai đầu thoát ra khỏi các lỗ hổng.	Hình thành lysosome. Thu gom và loại bỏ các chất hữu cơ được tổng hợp trong EPS.
trung tâm di động	Nó bao gồm một trung tâm (một khu vực nén chặt của tế bào chất) và ly tâm - hai cơ thể nhỏ.	Thực hiện một chức năng quan trọng để phân chia tế bào.
thể vùi tế bào	Carbohydrate, chất béo và protein, là những thành phần không cố định của tế bào.	Dự trữ chất dinh dưỡng được sử dụng cho sự sống của tế bào.
Bào quan vận động	Flagella và lông mao (sự phát triển và tế bào), myofibrils (sự hình thành dạng sợi) và pseudopodia (hoặc pseudopodia).	Chúng thực hiện chức năng vận động, đồng thời cung cấp quá trình co cơ.

nhân tế bào là cơ quan chính và phức tạp nhất của tế bào, vì vậy chúng tôi sẽ xem xét nó

Gửi công việc tốt của bạn trong cơ sở kiến ​​thức là đơn giản. Sử dụng mẫu dưới đây

Các bạn sinh viên, nghiên cứu sinh, các nhà khoa học trẻ sử dụng nền tảng tri thức trong học tập và làm việc sẽ rất biết ơn bạn.

Được lưu trữ tại http://www.allbest.ru/

Kế hoạch

1. Tế bào, cấu trúc và chức năng của nó

2. Nước trong đời sống tế bào

3. Trao đổi chất và năng lượng trong tế bào

4. Dinh dưỡng của tế bào. Quang hợp và hóa tổng hợp

5. Mã di truyền. Tổng hợp prôtêin trong tế bào

6. Điều hòa phiên mã và dịch mã trong tế bào và cơ thể

Thư mục

1. Tế bào, cấu trúc và chức năng của nó

Các tế bào nằm trong chất gian bào, cung cấp sức mạnh cơ học, dinh dưỡng và hô hấp. Các bộ phận chính của bất kỳ tế bào nào là tế bào chất và nhân.

Tế bào được bao phủ bởi một màng gồm nhiều lớp phân tử, đảm bảo tính thấm chọn lọc của các chất. Các cấu trúc nhỏ nhất - bào quan - nằm trong tế bào chất. Các bào quan của tế bào bao gồm: lưới nội chất, ribôxôm, ty thể, lysôxôm, phức hợp Golgi, trung tâm tế bào.

Tế bào gồm: bộ máy bề mặt, tế bào chất, nhân.

Cấu trúc tế bào động vật

Màng ngoài hoặc plasma- phân định nội dung của tế bào với môi trường (tế bào khác, chất gian bào), bao gồm các phân tử lipid và protein, cung cấp thông tin liên lạc giữa các tế bào, vận chuyển các chất vào tế bào (pinocytosis, phagocytosis) và ra khỏi tế bào.

tế bào chất- môi trường bán lỏng bên trong tế bào, cung cấp thông tin liên lạc giữa nhân và các bào quan nằm trong đó. Các quá trình chính của hoạt động quan trọng diễn ra trong tế bào chất.

Bào quan tế bào:

1) lưới nội chất (ER)- một hệ thống các ống phân nhánh, tham gia vào quá trình tổng hợp protein, lipid và carbohydrate, trong việc vận chuyển các chất, trong tế bào;

2) riboxom- các thể chứa rARN nằm trên ER và trong tế bào chất, tham gia vào quá trình tổng hợp protein. EPS và ribosome là một bộ máy duy nhất để tổng hợp và vận chuyển protein;

3) ti thể- "nhà máy điện" của tế bào, được ngăn cách với tế bào chất bởi hai lớp màng. Cái bên trong hình thành cristae (nếp gấp) làm tăng bề mặt của nó. Các enzym trên cristae đẩy nhanh các phản ứng oxy hóa các chất hữu cơ và tổng hợp các phân tử ATP giàu năng lượng;

4) phức hợp golgi- một nhóm các khoang được giới hạn bởi một màng từ tế bào chất, chứa đầy protein, chất béo và carbohydrate, được sử dụng trong các quá trình sống hoặc được loại bỏ khỏi tế bào. Các màng của phức hợp thực hiện quá trình tổng hợp chất béo và carbohydrate;

5) lysosome- cơ thể chứa đầy các enzym đẩy nhanh các phản ứng phân tách protein thành axit amin, lipid thành glycerol và axit béo, polysacarit thành monosacarit. Trong lysosome, các phần chết của tế bào, toàn bộ tế bào và tế bào bị phá hủy.

thể vùi tế bào- Tích lũy các chất dinh dưỡng dự trữ: protein, chất béo và carbohydrate.

Nhân tế bào- bộ phận quan trọng nhất của tế bào.

Nó được bao phủ bởi một màng hai lớp với các lỗ thông qua đó một số chất xâm nhập vào nhân, trong khi những chất khác đi vào tế bào chất.

Nhiễm sắc thể là cấu trúc chính của nhân, mang thông tin di truyền về các đặc điểm của một sinh vật. Nó được truyền trong quá trình phân chia tế bào mẹ thành tế bào con và với tế bào mầm - cho các sinh vật con.

Nhân là nơi tổng hợp ADN, mARN, rARN.

Thành phần hóa học của tế bào

Tế bào là đơn vị cơ bản của sự sống trên Trái đất. Nó có tất cả các đặc điểm của một sinh vật sống: nó phát triển, sinh sản, trao đổi chất và năng lượng với môi trường và phản ứng với các kích thích bên ngoài. Sự khởi đầu của quá trình tiến hóa sinh học gắn liền với sự xuất hiện của các dạng sống tế bào trên Trái đất. Các sinh vật đơn bào là các tế bào tồn tại tách biệt với nhau. Cơ thể của tất cả các sinh vật đa bào - động vật và thực vật - được xây dựng từ ít nhiều tế bào, là một loại khối xây dựng tạo nên một sinh vật phức tạp. Bất kể tế bào là một hệ thống sống toàn vẹn - một sinh vật riêng biệt hay chỉ là một phần của nó, nó được ưu đãi với một tập hợp các tính năng và thuộc tính chung cho tất cả các tế bào.

Khoảng 60 yếu tố của hệ thống định kỳ Mendeleev đã được tìm thấy trong các tế bào, cũng được tìm thấy trong tự nhiên vô tri. Đây là một trong những bằng chứng về sự tương đồng của bản chất hữu cơ và vô tri. Hydro, oxy, carbon và nitơ là phổ biến nhất trong các sinh vật sống, chiếm khoảng 98% khối lượng tế bào. Điều này là do đặc thù của các tính chất hóa học của hydro, oxy, carbon và nitơ, do đó chúng trở nên phù hợp nhất để hình thành các phân tử thực hiện các chức năng sinh học. Bốn nguyên tố này có khả năng tạo thành liên kết cộng hóa trị rất bền nhờ sự ghép cặp electron thuộc hai nguyên tử. Các nguyên tử carbon liên kết cộng hóa trị có thể tạo thành xương sống của vô số phân tử hữu cơ khác nhau. Vì các nguyên tử carbon dễ dàng hình thành liên kết cộng hóa trị với oxy, hydro, nitơ và cả với lưu huỳnh, nên các phân tử hữu cơ đạt được độ phức tạp đặc biệt và đa dạng về cấu trúc.

Ngoài bốn nguyên tố chính, tế bào còn chứa sắt, kali, natri, canxi, magiê, clo, phốt pho và lưu huỳnh với số lượng đáng chú ý (phần 10 và 100 của một phần trăm). Tất cả các nguyên tố khác (kẽm, đồng, iốt, flo, coban, mangan, v.v.) được tìm thấy trong tế bào với số lượng rất nhỏ và do đó được gọi là nguyên tố vi lượng.

Các nguyên tố hóa học là một phần của các hợp chất vô cơ và hữu cơ. Các hợp chất vô cơ bao gồm nước, muối khoáng, khí cacbonic, axit và bazơ. Các hợp chất hữu cơ là protein, axit nucleic, carbohydrate, chất béo (lipid) và lipoid. Ngoài oxy, hydro, carbon và nitơ, các nguyên tố khác có thể được đưa vào thành phần của chúng. Một số protein có chứa lưu huỳnh. Photpho là thành phần cấu tạo của axit nuclêic. Phân tử huyết sắc tố bao gồm sắt, magie tham gia cấu tạo nên phân tử diệp lục. Các nguyên tố vi lượng, mặc dù có hàm lượng cực thấp trong cơ thể sống, nhưng lại đóng vai trò quan trọng trong các quá trình sống. Iốt là một phần của hormone tuyến giáp - thyroxine, coban - trong thành phần của vitamin B 12 hormone của phần đảo của tuyến tụy - insulin - có chứa kẽm.

Chất hữu cơ của tế bào

sóc.

Trong số các chất hữu cơ của tế bào, protein đứng đầu cả về số lượng (10 - 12% tổng khối lượng tế bào) và giá trị. Protein là những polyme cao phân tử (có khối lượng phân tử từ 6.000 đến 1 triệu hoặc hơn) mà đơn phân của chúng là các axit amin. Các sinh vật sống sử dụng 20 axit amin, mặc dù có nhiều hơn nữa. Mỗi amino axit đều chứa nhóm amino (-NH2) có tính bazơ và nhóm cacboxyl (-COOH) có tính axit. Hai axit amin được kết hợp thành một phân tử bằng cách thiết lập liên kết HN-CO với việc giải phóng một phân tử nước. Liên kết giữa nhóm amino của axit amin này với nhóm cacboxyl của axit kia gọi là liên kết peptit.

Protein là polypeptide chứa hàng chục hoặc hàng trăm axit amin. Các phân tử của các protein khác nhau khác nhau về trọng lượng phân tử, số lượng, thành phần của axit amin và trình tự của chúng trong chuỗi polypeptide. Do đó, rõ ràng là protein rất đa dạng, số lượng của chúng trong tất cả các loại sinh vật sống được ước tính là 1010 - 1012.

Chuỗi các đơn vị axit amin nối với nhau bằng liên kết peptit cộng hóa trị theo một trình tự nhất định được gọi là cấu trúc bậc 1 của prôtêin.

Trong tế bào, protein có dạng sợi xoắn xoắn ốc hoặc dạng quả bóng (quả cầu). Điều này được giải thích là do trong protein tự nhiên, chuỗi polypeptide được gấp lại theo một cách xác định nghiêm ngặt, tùy thuộc vào cấu trúc hóa học của các axit amin cấu thành của nó.

Đầu tiên, chuỗi polypeptide cuộn lại thành một chuỗi xoắn. Lực hút phát sinh giữa các nguyên tử của các lượt liền kề và liên kết hydro được hình thành, đặc biệt là giữa các nhóm NH- và CO nằm trên các lượt liền kề. Một chuỗi axit amin, xoắn theo hình xoắn ốc, tạo thành cấu trúc thứ cấp của protein. Kết quả của việc gấp xoắn hơn nữa, một cấu hình đặc trưng cho từng protein phát sinh, được gọi là cấu trúc bậc ba. Cấu trúc bậc ba là do tác động của lực kết dính giữa các gốc kỵ nước có trong một số axit amin và liên kết cộng hóa trị giữa các nhóm SH của axit amin cysteine ​​(liên kết S-S). Số lượng gốc kỵ nước của axit amin và cysteine, cũng như thứ tự sắp xếp của chúng trong chuỗi polypeptide, là đặc trưng cho từng loại protein. Do đó, các tính năng của cấu trúc bậc ba của protein được xác định bởi cấu trúc chính của nó. Protein chỉ thể hiện hoạt động sinh học ở dạng cấu trúc bậc ba. Do đó, việc thay thế dù chỉ một axit amin trong chuỗi polypeptide có thể dẫn đến thay đổi cấu hình của protein và làm giảm hoặc mất hoạt tính sinh học của nó.

Trong một số trường hợp, các phân tử protein kết hợp với nhau và chỉ có thể thực hiện chức năng của chúng ở dạng phức hợp. Vì vậy, huyết sắc tố là một phức hợp gồm bốn phân tử và chỉ ở dạng này, nó mới có khả năng gắn và vận chuyển oxy... Các tập hợp như vậy đại diện cho cấu trúc bậc bốn của protein. Theo thành phần của chúng, protein được chia thành hai loại chính - đơn giản và phức tạp. Protein đơn giản chỉ bao gồm các axit amin axit nucleic (nucleotide), lipit (lipoprotein), Me (protein kim loại), P (phosphoprotein).

Chức năng của protein trong tế bào vô cùng đa dạng..

Một trong những chức năng quan trọng nhất là xây dựng: protein tham gia vào quá trình hình thành tất cả các màng tế bào và bào quan tế bào, cũng như cấu trúc nội bào. Đặc biệt quan trọng là vai trò enzyme (xúc tác) của protein. Enzyme tăng tốc các phản ứng hóa học diễn ra trong tế bào lên 10 hoặc 100 triệu lần. Chức năng vận động được cung cấp bởi các protein hợp đồng đặc biệt. Những protein này tham gia vào tất cả các loại chuyển động mà tế bào và sinh vật có thể thực hiện: sự nhấp nháy của lông mao và nhịp đập của roi trong động vật nguyên sinh, co cơ ở động vật, chuyển động của lá ở thực vật, v.v.

Chức năng vận chuyển của prôtêin là gắn các nguyên tố hoá học (ví dụ huyết sắc tố gắn O) hoặc các hoạt chất sinh học (hoocmon) rồi chuyển đến các mô, cơ quan của cơ thể. Chức năng bảo vệ được thể hiện dưới dạng sản xuất các protein đặc biệt, được gọi là kháng thể, để đáp ứng với sự xâm nhập của các protein hoặc tế bào lạ vào cơ thể. Kháng thể liên kết và trung hòa các chất lạ. Protein đóng một vai trò quan trọng như nguồn năng lượng. Với việc chia tách hoàn toàn 1g. protein được giải phóng 17,6 kJ (~4,2 kcal). nhiễm sắc thể màng tế bào

carbohydrate.

Cacbohydrat hay còn gọi là sacarit là những chất hữu cơ có công thức chung là (CH 2O)n. Hầu hết cacbohydrat có số nguyên tử H gấp đôi so với số nguyên tử O, như trong phân tử nước. Do đó, những chất này được gọi là carbohydrate. Trong một tế bào sống, carbohydrate được tìm thấy với số lượng không quá 1-2, đôi khi là 5% (trong gan, trong cơ). Tế bào thực vật giàu carbohydrate nhất, trong đó hàm lượng của chúng trong một số trường hợp đạt tới 90% khối lượng chất khô (hạt, củ khoai tây, v.v.).

Carbohydrate đơn giản và phức tạp.

Carbohydrate đơn giản được gọi là monosacarit. Tùy thuộc vào số lượng nguyên tử carbohydrate trong phân tử, monosacarit được gọi là triose, tetroses, pentose hoặc hexose. Trong số sáu carbon monosacarit, hexose, glucose, fructose và galactose là quan trọng nhất. Glucose được chứa trong máu (0,1-0,12%). Các pentose ribose và deoxyribose là một phần của axit nucleic và ATP. Nếu hai monosacarit kết hợp trong một phân tử, một hợp chất như vậy được gọi là disacarit. Đường ăn kiêng, thu được từ mía hoặc củ cải đường, bao gồm một phân tử glucose và một phân tử fructose, đường sữa - glucose và galactose.

Carbohydrate phức tạp được hình thành bởi nhiều monosacarit được gọi là polysacarit. Monome của các polysacarit như tinh bột, glycogen, cellulose là glucose. Carbohydrate thực hiện hai chức năng chính: xây dựng và năng lượng. Cellulose tạo thành các bức tường của tế bào thực vật. Chitin polysacarit phức tạp là thành phần cấu trúc chính của bộ xương ngoài của động vật chân đốt. Chitin cũng thực hiện chức năng xây dựng ở nấm.

Carbohydrate đóng vai trò là nguồn năng lượng chính trong tế bào. Trong quá trình oxy hóa 1 g carbohydrate, 17,6 kJ (~ 4,2 kcal) được giải phóng. Tinh bột ở thực vật và glycogen ở động vật được dự trữ trong tế bào và đóng vai trò dự trữ năng lượng.

axit nuclêic.

Giá trị của axit nucleic trong tế bào rất cao. Đặc điểm cấu trúc hóa học của chúng cung cấp khả năng lưu trữ, truyền và truyền thông tin về cấu trúc của các phân tử protein đến các tế bào con được tổng hợp trong mỗi mô ở một giai đoạn phát triển nhất định của cá thể.

Vì hầu hết các tính chất và đặc điểm của tế bào là do protein, nên rõ ràng sự ổn định của axit nucleic là điều kiện quan trọng nhất cho hoạt động bình thường của tế bào và toàn bộ sinh vật. Bất kỳ thay đổi nào trong cấu trúc của tế bào hoặc hoạt động của các quá trình sinh lý trong đó, do đó ảnh hưởng đến sự sống. Nghiên cứu về cấu trúc của axit nucleic là vô cùng quan trọng để hiểu được sự di truyền của các đặc điểm trong sinh vật và mô hình hoạt động của cả tế bào riêng lẻ và hệ thống tế bào - mô và cơ quan.

Có 2 loại axit nuclêic là ADN và ARN.

DNA là một polymer bao gồm hai chuỗi xoắn nucleotide, được bao bọc để tạo thành một chuỗi xoắn kép. Các đơn phân của phân tử DNA là các nucleotide bao gồm một bazơ nitơ (adenine, thymine, guanine hoặc cytosine), một carbohydrate (deoxyribose) và một gốc axit photphoric. Các bazơ nitơ trong phân tử DNA được liên kết với nhau bằng số liên kết H không bằng nhau và được sắp xếp theo cặp: adenine (A) luôn chống lại thymine (T), guanine (G) chống lại cytosine (C). Về mặt sơ đồ, sự sắp xếp các nucleotide trong phân tử DNA có thể được mô tả như sau:

Hình 1. Sự sắp xếp các nucleotide trong phân tử DNA

Từ Hình.1. Có thể thấy rằng các nucleotide liên kết với nhau không phải ngẫu nhiên mà có chọn lọc. Khả năng tương tác có chọn lọc của adenine với thymine và guanine với cytosine được gọi là tính bổ sung. Sự tương tác bổ sung của một số nucleotide nhất định được giải thích bằng đặc thù của sự sắp xếp không gian của các nguyên tử trong phân tử của chúng, cho phép chúng tiếp cận nhau và hình thành liên kết H.

Trong chuỗi polynucleotide, các nucleotide liền kề được liên kết với nhau thông qua đường (deoxyribose) và gốc axit photphoric. RNA, giống như DNA, là một polymer có đơn phân là nucleotide.

Các bazơ nitơ của ba nucleotide giống như các bazơ tạo nên DNA (A, G, C); thứ tư - uracil (U) - có trong phân tử RNA thay vì thymine. Các nucleotide RNA khác với các nucleotide DNA trong cấu trúc carbohydrate của chúng (ribose thay vì deoxyribose).

Trong chuỗi RNA, các nucleotide được nối với nhau bằng cách hình thành liên kết cộng hóa trị giữa ribose của một nucleotide và gốc axit photphoric của một nucleotide khác. RNA hai sợi khác nhau về cấu trúc. RNA sợi đôi là nơi lưu giữ thông tin di truyền ở một số loại virus, tức là thực hiện các chức năng của nhiễm sắc thể. Các RNA sợi đơn thực hiện việc truyền thông tin về cấu trúc của protein từ nhiễm sắc thể đến vị trí tổng hợp của chúng và tham gia vào quá trình tổng hợp protein.

Có một số loại RNA sợi đơn. Tên của chúng là do chức năng hoặc vị trí của chúng trong tế bào. Hầu hết RNA tế bào chất (lên tới 80-90%) là RNA ribosome (rRNA) chứa trong ribosome. Các phân tử rRNA tương đối nhỏ và bao gồm trung bình 10 nucleotide.

Một loại RNA khác (mRNA) mang thông tin về trình tự các axit amin trong protein sẽ được tổng hợp tới ribosome. Kích thước của các RNA này phụ thuộc vào độ dài của đoạn DNA mà từ đó chúng được tổng hợp.

RNA vận chuyển thực hiện một số chức năng. Chúng đưa axit amin đến vị trí tổng hợp protein, "nhận biết" (theo nguyên tắc bổ sung) bộ ba và RNA tương ứng với axit amin được chuyển giao, đồng thời thực hiện định hướng chính xác axit amin trên ribosome.

Chất béo và lipoid.

Chất béo là hợp chất của axit béo đại phân tử và rượu trihydric glycerol. Chất béo không hòa tan trong nước - chúng kỵ nước.

Trong tế bào luôn có các chất giống như chất béo kỵ nước phức tạp khác, được gọi là lipoid. Một trong những chức năng chính của chất béo là năng lượng. Trong quá trình phân hủy 1 g chất béo thành CO 2 và H 2 O, một lượng lớn năng lượng được giải phóng - 38,9 kJ (~ 9,3 kcal).

Chức năng chính của chất béo trong thế giới động vật (và một phần thực vật) là dự trữ.

Chất béo và lipoit cũng thực hiện chức năng xây dựng: chúng là một phần của màng tế bào. Do tính dẫn nhiệt kém nên chất béo có khả năng thực hiện chức năng bảo vệ. Ở một số loài động vật (hải cẩu, cá voi), nó lắng đọng trong mô mỡ dưới da, tạo thành một lớp dày tới 1 m... Sự hình thành một số lipoit có trước quá trình tổng hợp một số hormone. Do đó, các chất này cũng có chức năng điều hòa quá trình trao đổi chất.

2. Nước trong đời sống tế bào

Các chất hóa học cấu tạo nên tế bào: chất vô cơ (nước, muối khoáng)

Đảm bảo tính đàn hồi của tế bào.

Hậu quả của việc tế bào bị mất nước là làm héo lá, khô quả.

Sự tăng tốc của các phản ứng hóa học do sự hòa tan các chất trong nước.

Đảm bảo sự di chuyển của các chất: sự xâm nhập của hầu hết các chất vào tế bào và loại bỏ chúng khỏi tế bào dưới dạng dung dịch.

Đảm bảo hòa tan nhiều hóa chất (một số muối, đường).

Tham gia một số phản ứng hóa học.

Tham gia vào quá trình điều nhiệt do khả năng làm nóng chậm và làm mát chậm.

Nước uống. H 2Ô - hợp chất phổ biến nhất trong cơ thể sống. Nội dung của nó trong các ô khác nhau thay đổi trong giới hạn khá rộng.

Vai trò đặc biệt quan trọng của nước trong việc cung cấp các quá trình sống còn là do các đặc tính hóa lý của nó.

Tính phân cực của các phân tử và khả năng hình thành liên kết hydro làm cho nước trở thành dung môi tốt cho một số lượng lớn các chất. Hầu hết các phản ứng hóa học diễn ra trong tế bào chỉ có thể xảy ra trong dung dịch nước.

Nước cũng tham gia vào nhiều chuyển hóa hóa học.

Tổng số liên kết hydro giữa các phân tử nước thay đổi tùy theo t °. lúc t ° băng tan phá hủy khoảng 15% liên kết hydro, ở t ° 40 ° C - một nửa. Khi chuyển sang trạng thái khí, tất cả các liên kết hydro bị phá hủy. Điều này giải thích nhiệt dung riêng cao của nước. Khi nhiệt độ t° của môi trường bên ngoài thay đổi, nước hấp thụ hay toả nhiệt do các liên kết hidro bị đứt ra hoặc hình thành mới.

Theo cách này, những dao động của t° bên trong tế bào hóa ra lại nhỏ hơn trong môi trường. Nhiệt bốc hơi cao làm cơ sở cho cơ chế truyền nhiệt hiệu quả ở thực vật và động vật.

Nước với vai trò là dung môi tham gia vào hiện tượng thẩm thấu, đóng vai trò quan trọng đối với hoạt động sống của các tế bào trong cơ thể. Thẩm thấu đề cập đến sự xâm nhập của các phân tử dung môi thông qua màng bán thấm vào dung dịch của một chất.

Màng bán thấm là màng cho phép các phân tử dung môi đi qua nhưng không cho các phân tử (hoặc ion) chất tan đi qua. Do đó, thẩm thấu là sự khuếch tán một chiều của các phân tử nước theo hướng của dung dịch.

muối khoáng.

Hầu hết các chất vô cơ trong tế bào ở dạng muối ở trạng thái phân ly hoặc rắn.

Nồng độ các cation và anion trong tế bào và trong môi trường của nó không giống nhau. Áp suất thẩm thấu trong tế bào và tính chất đệm của nó phần lớn phụ thuộc vào nồng độ muối.

Đệm là khả năng của một tế bào để duy trì một phản ứng hơi kiềm của nội dung của nó ở một mức độ không đổi. Hàm lượng muối khoáng trong tế bào ở dạng cation (K+, Na+, Ca2+, Mg2+) và anion (--HPO |~, - H 2RS > 4, - SG, - HCC * s). Cân bằng hàm lượng các cation và anion trong tế bào, đảm bảo hằng định môi trường trong cơ thể. Ví dụ: môi trường trong tế bào có tính kiềm nhẹ, bên trong tế bào có nồng độ ion K + cao và trong môi trường bao quanh tế bào - ion Na +. Sự tham gia của muối khoáng trong quá trình trao đổi chất.

3 . ÔTrao đổi chất và năng lượng trong tế bào

Chuyển hóa năng lượng trong tế bào

Adenosine triphosphate (abbr. ATP, Tiếng Anh APR) - nucleotit, có vai trò cực kỳ quan trọng trong quá trình trao đổi năng lượng và các chất trong cơ thể sinh vật; Trước hết, hợp chất được biết đến như một nguồn năng lượng vạn năng cho mọi quá trình sinh hóa xảy ra trong hệ thống sống.

ATP cung cấp năng lượng cho tất cả các chức năng của tế bào: công cơ học, sinh tổng hợp các chất, phân chia, v.v. Trung bình, hàm lượng ATP trong tế bào chiếm khoảng 0,05% khối lượng của nó, nhưng ở những tế bào mà chi phí ATP cao (ví dụ: trong tế bào gan, cơ vân ngang), hàm lượng của nó có thể lên tới 0,5%. Quá trình tổng hợp ATP trong tế bào diễn ra chủ yếu ở ti thể. Như bạn còn nhớ (xem 1.7), cần 40 kJ để tổng hợp 1 mol ATP từ ADP.

Quá trình chuyển hóa năng lượng trong tế bào được chia thành ba giai đoạn.

Giai đoạn đầu tiên là chuẩn bị.

Trong thời gian đó, các phân tử polyme thực phẩm lớn sẽ phân hủy thành các mảnh nhỏ hơn. Polysacarit phân hủy thành di- và monosacarit, protein - thành axit amin, chất béo - thành glycerol và axit béo. Trong quá trình biến đổi này, rất ít năng lượng được giải phóng, nó bị tiêu tán dưới dạng nhiệt và ATP không được hình thành.

Giai đoạn thứ hai là không hoàn toàn, không có oxy, tách các chất.

Ở giai đoạn này, các chất được hình thành trong giai đoạn chuẩn bị bị phân hủy bởi các enzym trong điều kiện không có oxy.

Hãy để chúng tôi phân tích giai đoạn này bằng cách sử dụng ví dụ về quá trình đường phân - quá trình phân hủy glucose bằng enzym. Đường phân xảy ra ở tế bào động vật và ở một số vi sinh vật. Tóm lại, quá trình này có thể được biểu diễn dưới dạng phương trình sau:

C 6H 12O 6 + 2H 3P 04 + 2ADP > 2C 3H 603 + 2ATP + 2H 2O

Do đó, trong quá trình đường phân, hai phân tử được hình thành từ một phân tử glucose, axit pyruvic ba carbon (C 3H 4O 3), trong nhiều tế bào, chẳng hạn như tế bào cơ, biến thành axit lactic (C 3H 6O 3) và năng lượng giải phóng trong quá trình này đủ để chuyển hai phân tử ADP thành hai phân tử ATP.

Mặc dù rõ ràng là đơn giản, nhưng đường phân là một quá trình gồm nhiều giai đoạn với hơn mười giai đoạn được xúc tác bởi các enzym khác nhau. Chỉ 40% năng lượng giải phóng được tế bào dự trữ dưới dạng ATP, 60% còn lại bị tiêu tán dưới dạng nhiệt. Do có nhiều giai đoạn đường phân, các phần nhiệt nhỏ được giải phóng không có thời gian để làm nóng tế bào đến mức nguy hiểm.

Glycolysis xảy ra trong tế bào chất của tế bào.

Ở hầu hết các tế bào thực vật và một số loại nấm, giai đoạn thứ hai của quá trình chuyển hóa năng lượng được thể hiện bằng quá trình lên men rượu:

C 6H 12O 6 + 2H 3RO 4 + 2ADP > 2C 2H 5OH + 2C 02 + 2ATP + 2H2O

Các sản phẩm ban đầu của quá trình lên men rượu cũng giống như quá trình đường phân, nhưng kết quả là rượu etylic, khí cacbonic, nước và hai phân tử ATP. Có những vi sinh vật phân hủy glucose thành acetone, axit axetic và các chất khác, nhưng trong mọi trường hợp, "lợi nhuận năng lượng" của tế bào là hai phân tử ATP.

Giai đoạn thứ ba của quá trình chuyển hóa năng lượng là quá trình phân tách oxy hoàn toàn, hay còn gọi là hô hấp tế bào.

Trong trường hợp này, các chất hình thành trong giai đoạn thứ hai bị phân hủy thành sản phẩm cuối cùng - CO 2 và H 2O. Giai đoạn này có thể được biểu diễn như sau:

2C 3H 6O 3 + 6O 2 + 36H 3PO 4 + 36 CTPT > 6CO 2 + 42 H 2O + 36ATP.

Do đó, quá trình oxy hóa hai phân tử của ba axit cacbonic, được hình thành trong quá trình phân hủy glucose thành CO 2 và H 2 O, dẫn đến giải phóng một lượng lớn năng lượng, đủ để tạo thành 36 phân tử ATP.

Hô hấp tế bào xảy ra trên cristae của ty thể. Hiệu suất của quá trình này cao hơn so với quá trình đường phân và xấp xỉ 55%. Kết quả của sự phân hủy hoàn toàn một phân tử glucose, 38 phân tử ATP được hình thành.

Để thu được năng lượng trong tế bào, ngoài glucôzơ có thể sử dụng các chất khác: lipit, prôtêin. Tuy nhiên, vai trò hàng đầu trong chuyển hóa năng lượng ở hầu hết các sinh vật thuộc về đường.

4 . PĂntế bào. Quang hợp và hóa tổng hợp

Dinh dưỡng tế bào xảy ra do một số phản ứng hóa học phức tạp, trong đó các chất xâm nhập tế bào từ môi trường bên ngoài (carbon dioxide, muối khoáng, nước) xâm nhập vào cơ thể tế bào dưới dạng protein, đường, chất béo , dầu, hợp chất nitơ và phốt pho.

Tất cả các sinh vật sống trên Trái đất có thể được chia thành hai nhóm tùy thuộc vào cách chúng thu được các chất hữu cơ mà chúng cần.

Nhóm đầu tiên - sinh vật tự dưỡng, theo tiếng Hy Lạp có nghĩa là "tự ăn". Họ có thể độc lập tạo ra tất cả các chất hữu cơ cần thiết để xây dựng tế bào và các quá trình sống từ các chất vô cơ - nước, carbon dioxide và các chất khác. Chúng nhận năng lượng cho những biến đổi phức tạp như vậy từ ánh sáng mặt trời và được gọi là quang dưỡng, hoặc từ năng lượng biến đổi hóa học của các hợp chất khoáng, trong trường hợp đó chúng được gọi là hóa dưỡng. Nhưng cả sinh vật quang dưỡng và hóa dưỡng đều không cần chất hữu cơ đến từ bên ngoài. Sinh vật tự dưỡng bao gồm tất cả các loại cây xanh và nhiều vi khuẩn.

Một cách khác về cơ bản để thu được các hợp chất hữu cơ cần thiết trong sinh vật dị dưỡng. Các sinh vật dị dưỡng không thể tổng hợp độc lập các chất như vậy từ các hợp chất vô cơ và cần hấp thụ liên tục các chất hữu cơ làm sẵn từ bên ngoài. Sau đó, họ "sắp xếp lại" các phân tử nhận được từ bên ngoài cho nhu cầu của riêng họ.

sinh vật dị dưỡng phụ thuộc trực tiếp vào sản phẩm của quá trình quang hợp do cây xanh tạo ra. Ví dụ, ăn bắp cải hoặc khoai tây, chúng ta nhận được các chất được tổng hợp trong tế bào thực vật nhờ năng lượng của ánh sáng mặt trời. Nếu chúng ta ăn thịt của vật nuôi, thì chúng ta phải nhớ rằng những con vật này ăn thức ăn thực vật: cỏ, ngũ cốc, v.v. Do đó, thịt của chúng được tạo ra từ các phân tử thu được từ thức ăn thực vật.

Dị dưỡng bao gồm nấm, động vật và nhiều vi khuẩn. Một số tế bào của cây xanh cũng dị dưỡng: tế bào của tầng sinh gỗ, rễ. Thực tế là các tế bào của các bộ phận này của cây không có khả năng quang hợp và ăn các chất hữu cơ được tổng hợp bởi các bộ phận xanh của cây.

Dinh dưỡng tế bào: lysosome và tiêu hóa nội bào

Lysosome, số lượng trong một tế bào lên tới vài trăm, tạo thành một không gian điển hình.

Có lysosome với nhiều hình dạng và kích cỡ khác nhau; cấu trúc bên trong của chúng khác nhau một cách đặc biệt. Sự đa dạng này được phản ánh trong thuật ngữ hình thái học. Có nhiều thuật ngữ cho các hạt mà ngày nay chúng ta gọi là lysosome. Trong số đó: thể đặc, thể còn sót lại, thể tế bào, thể đồng phân tế bào và nhiều thể khác.

Từ quan điểm của hóa học, tiêu hóa thức ăn có nghĩa là khiến nó bị thủy phân, tức là. sử dụng nước để phá vỡ các liên kết khác nhau mà qua đó các khối xây dựng của các đại phân tử tự nhiên tự nhiên được kết nối với nhau. Ví dụ, liên kết peptit nối các axit amin trong protein, liên kết glycolysis nối đường trong polysacarit và liên kết este giữa axit và rượu. Phần lớn, các liên kết này rất ổn định, chỉ bị phá vỡ trong các điều kiện khắc nghiệt về nhiệt độ và giá trị pH (môi trường axit hoặc kiềm).

Các sinh vật sống không thể tạo ra hoặc chịu được những điều kiện như vậy, nhưng chúng tiêu hóa thức ăn mà không gặp khó khăn gì. Và họ làm điều này với sự trợ giúp của các chất xúc tác đặc biệt - enzyme thủy phân hoặc hydrolase, được tiết ra trong hệ thống tiêu hóa. Hydrolases là chất xúc tác cụ thể. Mỗi người trong số họ chỉ phân tách một loại liên kết hóa học được xác định nghiêm ngặt. Do thức ăn thường bao gồm nhiều thành phần với nhiều liên kết hóa học khác nhau nên quá trình tiêu hóa đòi hỏi sự tham gia đồng thời hoặc tuần tự của nhiều loại enzym khác nhau. Thật vậy, dịch tiêu hóa tiết vào đường tiêu hóa chứa một số lượng lớn các hydrolase khác nhau, cho phép cơ thể con người hấp thụ nhiều sản phẩm thực phẩm phức tạp có nguồn gốc thực vật và động vật. Tuy nhiên, khả năng này là có hạn và cơ thể con người không có khả năng tiêu hóa cellulose.

Về bản chất, những quy định cơ bản này áp dụng cho lysosome. Trong mỗi lysosome, chúng tôi tìm thấy toàn bộ tập hợp các hydrolase khác nhau - hơn 50 loài đã được xác định - cùng nhau có khả năng tiêu hóa hoàn toàn hoặc gần như hoàn toàn nhiều chất tự nhiên cơ bản, bao gồm protein, polysacarit, axit nucleic, sự kết hợp và dẫn xuất của chúng. Tuy nhiên, giống như đường tiêu hóa của con người, lysosome được đặc trưng bởi một số hạn chế về khả năng tiêu hóa của chúng.

Trong ruột, các sản phẩm cuối cùng của quá trình tiêu hóa (được tiêu hóa) được "làm sạch" bằng cách hấp thụ ở ruột: chúng được loại bỏ bởi các tế bào niêm mạc, thường là nhờ các bơm hoạt động, và đi vào máu. Một cái gì đó tương tự xảy ra trong lysosome.

Các phân tử nhỏ khác nhau được hình thành trong quá trình tiêu hóa được vận chuyển qua màng lysosomal đến tế bào chất, nơi chúng được sử dụng bởi các hệ thống trao đổi chất của tế bào.

Nhưng đôi khi quá trình tiêu hóa không xảy ra hoặc không đầy đủ và không đạt đến giai đoạn mà các sản phẩm của nó có thể được tinh chế. Ở hầu hết các động vật nguyên sinh và động vật không xương sống bậc thấp, những tình huống như vậy không gây ra bất kỳ hậu quả đặc biệt nào, bởi vì các tế bào của chúng có khả năng loại bỏ nội dung của lysosome cũ của chúng, chỉ cần ném nó vào môi trường.

Ở động vật bậc cao, nhiều tế bào không thể làm rỗng lysosome của chúng theo cách này. Họ đang trong tình trạng “táo bón” kinh niên. Chính sự thiếu hụt nghiêm trọng này là cơ sở cho nhiều tình trạng bệnh lý liên quan đến quá tải lysosome. Rối loạn tiêu hóa, tăng tiết axit, táo bón và các rối loạn tiêu hóa khác.

dinh dưỡng tự dưỡng

Sự sống trên Trái đất phụ thuộc vào các sinh vật tự dưỡng. Hầu như tất cả các chất hữu cơ cần thiết cho các tế bào sống được tạo ra bởi quá trình quang hợp.

quang hợp(từ ảnh Hy Lạp - ánh sáng và tổng hợp - kết nối, kết hợp) - sự chuyển hóa các chất vô cơ (nước và khí cacbonic) thành các chất hữu cơ nhờ cây xanh và vi sinh vật quang hợp nhờ năng lượng mặt trời, được chuyển hóa thành năng lượng của các liên kết hóa học trong phân tử các chất hữu cơ.

Các pha của quang hợp.

Trong quá trình quang hợp, nước nghèo năng lượng và carbon dioxide được chuyển thành chất hữu cơ cần nhiều năng lượng - glucose. Trong trường hợp này, năng lượng mặt trời được tích lũy trong các liên kết hóa học của chất này. Ngoài ra, trong quá trình quang hợp, oxy được giải phóng vào khí quyển, được các sinh vật sử dụng để hô hấp.

Hiện tại người ta đã xác định rằng quá trình quang hợp diễn ra theo hai pha - sáng và tối.

Ở pha sáng, nhờ năng lượng mặt trời, các phân tử diệp lục bị kích thích và ATP được tổng hợp.

Đồng thời với phản ứng này, dưới tác dụng của ánh sáng, nước (H 20) bị phân hủy giải phóng oxi tự do (02). Quá trình này được gọi là quá trình quang phân (từ tiếng Hy Lạp ảnh - ánh sáng và ly giải - giải thể). Các ion hydro thu được liên kết với một chất đặc biệt - chất mang ion hydro (NADP) và được sử dụng trong giai đoạn tiếp theo.

Sự hiện diện của ánh sáng là không cần thiết để tiến hành các phản ứng của giai đoạn nhiệt độ. Các phân tử ATP được tổng hợp vào pha sáng đóng vai trò là nguồn năng lượng ở đây. Trong giai đoạn tạm thời, carbon dioxide được đồng hóa từ không khí, nó bị khử bởi các ion hydro và glucose được hình thành do sử dụng năng lượng ATP.

Ảnh hưởng của điều kiện môi trường đến quang hợp.

Quang hợp chỉ sử dụng 1% năng lượng mặt trời rơi trên lá. Quang hợp phụ thuộc vào một số điều kiện môi trường. Đầu tiên, quá trình này diễn ra mạnh mẽ nhất dưới tác động của các tia đỏ của quang phổ mặt trời (Hình 58). Mức độ cường độ quang hợp được xác định bởi lượng oxy giải phóng, đẩy nước ra khỏi xi lanh. Tốc độ quang hợp cũng phụ thuộc vào mức độ chiếu sáng của cây. Sự gia tăng thời lượng của ánh sáng ban ngày dẫn đến sự gia tăng năng suất quang hợp, tức là lượng chất hữu cơ do thực vật tạo thành.

Ý nghĩa của quang hợp.

Sản phẩm của quang hợp được sử dụng:

sinh vật là chất dinh dưỡng, nguồn năng lượng và oxy cho các quá trình sống;

trong sản xuất lương thực cho người

làm vật liệu xây dựng cho các công trình nhà ở, sản xuất đồ nội thất, v.v.

Nhân loại nợ sự tồn tại của nó để quang hợp.

Tất cả nhiên liệu dự trữ trên Trái đất là sản phẩm được hình thành do quá trình quang hợp. Sử dụng than và gỗ, chúng ta có được năng lượng được lưu trữ trong chất hữu cơ trong quá trình quang hợp. Đồng thời, oxy được giải phóng vào khí quyển.

Theo các nhà khoa học, nếu không có quang hợp, toàn bộ nguồn cung cấp oxy sẽ được sử dụng hết trong 3000 năm.

hóa tổng hợp.

Ngoài quang hợp, một phương pháp khác được biết đến để thu năng lượng và tổng hợp các chất hữu cơ từ các chất vô cơ. Một số vi khuẩn có thể trích xuất năng lượng bằng cách oxy hóa các chất vô cơ khác nhau. Chúng không cần ánh sáng để tạo ra các chất hữu cơ. Quá trình tổng hợp các chất hữu cơ từ các chất vô cơ, diễn ra do năng lượng oxy hóa các chất vô cơ, được gọi là quá trình tổng hợp hóa học (từ tiếng Latin chemia - hóa học và tổng hợp Hy Lạp - kết nối, kết hợp).

Vi khuẩn hóa tổng hợp được phát hiện bởi nhà khoa học người Nga S.N. Vinogradsky. Vi khuẩn sắt tổng hợp hóa học, vi khuẩn lưu huỳnh và vi khuẩn azotobacteria được phân biệt tùy thuộc vào quá trình oxy hóa chất nào giải phóng năng lượng.

5 . gđộng họcmã gợi ý. Tổng hợp prôtêin trong tế bào

Mã di truyền- một hệ thống thống nhất để ghi thông tin di truyền trong các phân tử axit nucleic dưới dạng trình tự các nucleotide. Mã di truyền dựa trên việc sử dụng một bảng chữ cái chỉ bao gồm bốn chữ cái nucleotide khác nhau về bazơ nitơ: A, T, G, C.

Các tính chất chính của mã di truyền như sau:

1. Mã di truyền là bộ ba. Bộ ba (codon) là một trình tự gồm ba nucleotide mã hóa cho một axit amin. Vì protein chứa 20 axit amin, rõ ràng là mỗi loại trong số chúng không thể được mã hóa bởi một nucleotide (vì chỉ có bốn loại nucleotide trong DNA, trong trường hợp này, 16 axit amin vẫn chưa được mã hóa). Hai nucleotide để mã hóa axit amin cũng không đủ, vì trong trường hợp này chỉ có thể mã hóa 16 axit amin. Điều này có nghĩa là số lượng nucleotide nhỏ nhất mã hóa một axit amin là ba. (Trong trường hợp này, số bộ ba nucleotit có thể có là 43 = 64).

2. Tính dư thừa (thoái hóa) của mã là hệ quả của tính chất bộ ba và có nghĩa là một axit amin có thể được mã hóa bởi nhiều bộ ba (vì có 20 axit amin và 64 bộ ba). Các trường hợp ngoại lệ là methionine và tryptophan, chỉ được mã hóa bởi một bộ ba. Ngoài ra, một số bộ ba thực hiện các chức năng cụ thể.

Vì vậy, trong một phân tử mARN, ba trong số chúng - UAA, UAG, UGA - là các codon kết thúc, tức là các tín hiệu dừng làm ngừng quá trình tổng hợp chuỗi polypeptide. Bộ ba tương ứng với methionine (AUG), đứng ở đầu chuỗi DNA, không mã hóa axit amin, nhưng thực hiện chức năng đọc (kích thích) bắt đầu.

3. Đồng thời với tính dư thừa, mã có tính chất không rõ ràng, nghĩa là mỗi codon chỉ tương ứng với một loại axit amin cụ thể.

4. Đoạn mã thẳng hàng, tức là Trình tự các nuclêôtit trong gen trùng khớp hoàn toàn với trình tự axit amin trong prôtêin.

5. Mã di truyền không chồng chéo và cô đọng, tức là không chứa các “dấu câu”. Điều này có nghĩa là quá trình đọc không cho phép khả năng chồng chéo các cột (bộ ba) và, bắt đầu từ một codon nhất định, quá trình đọc tiếp tục tăng gấp ba lần theo bộ ba cho đến tín hiệu dừng (codon kết thúc). Ví dụ: trong mARN, trình tự bazơ nitơ sau đây AUGGUGCUUAAAUGUG sẽ chỉ được đọc trong các bộ ba như sau: AUG, GUG, CUU, AAU, GUG, chứ không phải AUG, UGG, GGU, GUG, v.v. hoặc AUG, GGU, UGC , CUU, v.v. hoặc theo một số cách khác (ví dụ: codon AUG, dấu chấm câu G, codon UHC, dấu chấm câu U, v.v.).

6. Mã di truyền là phổ biến, nghĩa là các gen nhân của tất cả các sinh vật mã hóa thông tin về protein theo cùng một cách, bất kể mức độ tổ chức và vị trí hệ thống của các sinh vật này.

Tổng hợp prôtêin trong tế bào

Quá trình sinh tổng hợp protein diễn ra trong mọi tế bào sống. Nó hoạt động mạnh nhất trong các tế bào đang phát triển non trẻ, nơi các protein được tổng hợp để xây dựng các bào quan của chúng, cũng như trong các tế bào bài tiết, nơi các protein enzyme và protein hormone được tổng hợp.

Vai trò chính trong việc xác định cấu trúc của protein thuộc về DNA. Một đoạn DNA chứa thông tin về cấu trúc của một loại protein được gọi là gen. Một phân tử DNA chứa hàng trăm gen. Một phân tử ADN chứa mã cho trình tự các axit amin trong prôtêin ở dạng các nuclêôtit kết hợp nhất định. Mã DNA đã được giải mã gần như hoàn toàn. Bản chất của nó là như sau. Mỗi axit amin tương ứng với một phần của chuỗi DNA gồm ba nucleotide liền kề.

Ví dụ, đoạn T--T--T tương ứng với axit amin lysine, đoạn A--C--A tương ứng với cystine, C--A--A với valin, v.v. Có 20 loại axit amin khác nhau, số tổ hợp có thể có của 4 nuclêôtit bậc 3 bằng 64. Do đó có nhiều bộ ba mã hóa tất cả các axit amin.

Tổng hợp protein là một quá trình gồm nhiều giai đoạn phức tạp, đại diện cho một chuỗi các phản ứng tổng hợp tiến hành theo nguyên tắc tổng hợp ma trận.

Vì DNA nằm trong nhân tế bào và quá trình tổng hợp protein xảy ra trong tế bào chất, nên có một chất trung gian truyền thông tin từ DNA đến ribosome. Một trung gian như vậy là mRNA. :

Trong quá trình sinh tổng hợp protein, các giai đoạn sau đây được xác định, diễn ra ở các phần khác nhau của tế bào:

1. Giai đoạn đầu tiên - quá trình tổng hợp i-RNA xảy ra trong nhân, trong đó thông tin chứa trong gen DNA được viết lại thành i-RNA. Quá trình này được gọi là phiên mã (từ "bản sao" trong tiếng Latinh - viết lại).

2. Ở giai đoạn thứ hai, các axit amin được kết nối với các phân tử tRNA, liên tục bao gồm ba nucleotide - anticodon, với sự trợ giúp của nó, bộ ba codon của chúng được xác định.

3. Giai đoạn thứ ba là quá trình tổng hợp trực tiếp các liên kết polipeptit, được gọi là dịch mã. Nó xảy ra trong ribosome.

4. Ở giai đoạn thứ tư, sự hình thành cấu trúc bậc hai và bậc ba của protein xảy ra, tức là sự hình thành cấu trúc cuối cùng của protein.

Do đó, trong quá trình sinh tổng hợp protein, các phân tử protein mới được hình thành theo thông tin chính xác được nhúng trong DNA. Quá trình này đảm bảo đổi mới protein, quá trình trao đổi chất, tăng trưởng và phát triển của tế bào, tức là tất cả các quá trình hoạt động sống của tế bào.

nhiễm sắc thể (từ tiếng Hy Lạp "chrom" - màu sắc, "soma" - cơ thể) - cấu trúc rất quan trọng của nhân tế bào. Chúng đóng vai trò chính trong quá trình phân chia tế bào, đảm bảo việc truyền thông tin di truyền từ thế hệ này sang thế hệ khác. Chúng là những sợi DNA mỏng gắn vào protein. Chủ đề được gọi là nhiễm sắc thể , bao gồm DNA, protein cơ bản (histones) và protein axit.

Trong một tế bào không phân chia, các nhiễm sắc thể lấp đầy toàn bộ thể tích của nhân và không nhìn thấy được dưới kính hiển vi. Trước khi quá trình phân chia bắt đầu, quá trình xoắn ốc DNA diễn ra và mỗi nhiễm sắc thể có thể nhìn thấy được dưới kính hiển vi.

Trong quá trình xoắn ốc, các nhiễm sắc thể bị giảm đi hàng chục nghìn lần. Ở trạng thái này, các nhiễm sắc thể trông giống như hai sợi giống hệt nhau (các nhiễm sắc thể) nằm cạnh nhau, được nối với nhau bởi một vị trí chung - tâm động.

Mỗi sinh vật được đặc trưng bởi một số lượng và cấu trúc không đổi của nhiễm sắc thể. Trong các tế bào soma, các nhiễm sắc thể luôn được ghép đôi, nghĩa là trong nhân có hai nhiễm sắc thể giống hệt nhau tạo thành một cặp. Các nhiễm sắc thể như vậy được gọi là tương đồng và các bộ nhiễm sắc thể được ghép nối trong các tế bào sinh dưỡng được gọi là lưỡng bội.

Vì vậy, bộ nhiễm sắc thể lưỡng bội ở người bao gồm 46 nhiễm sắc thể, tạo thành 23 cặp. Mỗi cặp bao gồm hai nhiễm sắc thể giống hệt nhau (tương đồng).

Đặc điểm cấu trúc của nhiễm sắc thể giúp phân biệt 7 nhóm của chúng, được ký hiệu bằng các chữ cái Latinh A, B, C, D, E, F, G. Tất cả các cặp nhiễm sắc thể đều có số thứ tự.

Đàn ông và phụ nữ có 22 cặp nhiễm sắc thể giống hệt nhau. Chúng được gọi là nhiễm sắc thể thường. Nam và nữ khác nhau ở một cặp nhiễm sắc thể gọi là nhiễm sắc thể giới tính. Chúng được chỉ định bằng các chữ cái - X lớn (nhóm C) và Y nhỏ (nhóm C,). Cơ thể phụ nữ có 22 cặp nhiễm sắc thể thường và một cặp (XX) nhiễm sắc thể giới tính. Nam giới có 22 cặp nhiễm sắc thể thường và một cặp (XY) nhiễm sắc thể giới tính.

Không giống như tế bào soma, tế bào mầm chứa một nửa bộ nhiễm sắc thể, nghĩa là chúng chứa một nhiễm sắc thể của mỗi cặp! Một bộ như vậy được gọi là đơn bội. Bộ nhiễm sắc thể đơn bội phát sinh trong quá trình trưởng thành của tế bào.

6 . rđiều hòa phiên mã và dịch mã trong tế bào vàcơ thể người

Operon và chất ức chế.

Được biết, bộ nhiễm sắc thể, tức là tập hợp các phân tử DNA, giống nhau trong tất cả các tế bào của một sinh vật.

Do đó, mọi tế bào trong cơ thể đều có khả năng tổng hợp bất kỳ lượng protein nào có trong sinh vật đó. May mắn thay, điều này không bao giờ xảy ra, vì các tế bào của một mô cụ thể phải có một bộ protein nhất định cần thiết để thực hiện chức năng của chúng trong một sinh vật đa bào và trong mọi trường hợp, chúng không nên tổng hợp các protein "lạ" đặc trưng cho các tế bào của các mô khác.

Vì vậy, ví dụ, trong các tế bào rễ, cần phải tổng hợp các hormone thực vật và trong các tế bào lá - các enzym để đảm bảo quá trình quang hợp. Vậy thì tại sao trong một tế bào, tất cả các protein, thông tin về chúng có sẵn trong nhiễm sắc thể của nó, lại không được tổng hợp ngay lập tức?

Các cơ chế như vậy được hiểu rõ hơn trong các tế bào nhân sơ. Mặc dù thực tế là sinh vật nhân sơ là sinh vật đơn bào, quá trình phiên mã và dịch mã của chúng cũng được điều hòa, vì tại một thời điểm, một tế bào có thể cần một số protein và tại một thời điểm khác, chính loại protein đó có thể gây hại cho tế bào đó.

Đơn vị di truyền của cơ chế điều hòa tổng hợp protein nên được coi là operon, bao gồm một hoặc nhiều gen cấu trúc, tức là gen mang thông tin về cấu trúc của mARN, do đó, mang thông tin về cấu trúc của protein . Trước các gen này, ở phần đầu của operon, có promoter - “bệ hạ cánh” cho enzim ARN polymeraza. Giữa promoter và các gen cấu trúc trong operon là một đoạn DNA gọi là operator. Nếu một protein đặc biệt, một chất ức chế, được liên kết với người vận hành, thì RNA polymerase không thể bắt đầu quá trình tổng hợp mRNA.

Cơ chế điều hoà tổng hợp prôtêin ở sinh vật nhân thực.

Quy định về hoạt động của các gen ở sinh vật nhân chuẩn, đặc biệt là khi nói đến một sinh vật đa bào, phức tạp hơn nhiều. Đầu tiên, các protein cần thiết để cung cấp bất kỳ chức năng nào có thể được mã hóa trong gen của các nhiễm sắc thể khác nhau (hãy nhớ rằng ở sinh vật nhân sơ, DNA trong tế bào được đại diện bởi một phân tử). Thứ hai, ở sinh vật nhân chuẩn, bản thân các gen phức tạp hơn ở sinh vật nhân sơ; chúng có các vùng "im lặng" mà từ đó mRNA không được đọc, nhưng có khả năng điều chỉnh hoạt động của các vùng DNA lân cận. Thứ ba, trong một sinh vật đa bào, cần phải điều chỉnh và phối hợp chính xác hoạt động của các gen trong các tế bào của các mô khác nhau.

Sự phối hợp này được thực hiện ở cấp độ của toàn bộ sinh vật và chủ yếu với sự trợ giúp của các hormone. Chúng được sản xuất cả trong các tế bào của các tuyến nội tiết và trong các tế bào của nhiều mô khác, chẳng hạn như mô thần kinh. Những hormone này liên kết với các thụ thể đặc biệt nằm trên màng tế bào hoặc bên trong tế bào. Do sự tương tác của thụ thể với hormone trong tế bào, một số gen nhất định được kích hoạt hoặc ngược lại, bị ức chế và quá trình tổng hợp protein trong tế bào này làm thay đổi đặc tính của nó. Ví dụ, hormone tuyến thượng thận adrenaline kích hoạt quá trình phân hủy glycogen thành glucose trong tế bào cơ, dẫn đến cải thiện việc cung cấp năng lượng cho các tế bào này. Ngược lại, một loại hormone khác, insulin, do tuyến tụy tiết ra, thúc đẩy quá trình hình thành glycogen từ glucose và dự trữ nó trong tế bào gan.

Cũng cần lưu ý rằng 99,9% DNA ở tất cả mọi người đều giống nhau và chỉ 0,1% còn lại quyết định cá tính độc đáo của mỗi người: ngoại hình, đặc điểm tính cách, sự trao đổi chất, khả năng mắc một số bệnh, phản ứng của từng cá nhân với thuốc, v.v. hơn nữa. .

Có thể giả định rằng một số gen "không hoạt động" trong một số tế bào nhất định đã bị mất, bị phá hủy. Tuy nhiên, một số thí nghiệm đã chỉ ra rằng đây không phải là trường hợp. Toàn bộ một con ếch có thể được phát triển từ một tế bào ruột nòng nọc trong một số điều kiện nhất định, điều này chỉ có thể xảy ra nếu tất cả thông tin di truyền được bảo tồn trong nhân của tế bào này, mặc dù một số thông tin đó không được biểu hiện dưới dạng protein khi tế bào là một phần. của thành ruột. Do đó, trong mỗi tế bào của một sinh vật đa bào, chỉ một phần thông tin di truyền chứa trong DNA của nó được sử dụng, nghĩa là phải có các cơ chế “bật” hoặc “tắt” hoạt động của một gen cụ thể trong các tế bào khác nhau. .

Tổng chiều dài của các phân tử DNA chứa trong 46 nhiễm sắc thể của con người là gần 2 mét. Nếu các chữ cái trong bảng chữ cái được mã hóa di truyền bằng mã bộ ba, thì DNA của một tế bào người sẽ đủ để mã hóa 1000 tập văn bản dày!

Tất cả các sinh vật trên trái đất được tạo thành từ các tế bào. Có sinh vật đơn bào và đa bào.

Các sinh vật không có nhân được gọi là sinh vật nhân sơ và những sinh vật có nhân trong tế bào của chúng được gọi là sinh vật nhân chuẩn. Bên ngoài, mỗi tế bào được bao phủ bởi một lớp màng sinh học. Bên trong tế bào là tế bào chất, trong đó có nhân (ở sinh vật nhân thực) và các bào quan khác. Nhân chứa đầy karyoplasm, chứa chất nhiễm sắc và nucleoli. Chất nhiễm sắc là DNA liên kết với protein, từ đó nhiễm sắc thể được hình thành trong quá trình phân chia tế bào.

Bộ nhiễm sắc thể của một tế bào được gọi là karyotype.

Khung tế bào nằm trong tế bào chất của tế bào nhân chuẩn - một hệ thống phức tạp thực hiện các chức năng hỗ trợ, vận động và vận chuyển. Các bào quan quan trọng nhất của tế bào: nhân, mạng lưới nội chất, phức hợp Golgi, ribosome, ty thể, lysosome, plastid. Một số tế bào có bào quan vận động: tiên mao, tiên mao.

Có sự khác biệt đáng kể về cấu trúc giữa tế bào nhân sơ và tế bào nhân thực.

Virus là dạng sống không phải tế bào.

Đối với hoạt động bình thường của tế bào và toàn bộ sinh vật đa bào, sự ổn định của môi trường bên trong, được gọi là cân bằng nội môi, là cần thiết.

Cân bằng nội môi được duy trì bởi các phản ứng trao đổi chất, được chia thành đồng hóa (đồng hóa) và hòa tan (dị hóa). Tất cả các phản ứng trao đổi chất xảy ra với sự tham gia của chất xúc tác sinh học - enzyme. Mỗi enzyme là cụ thể, nghĩa là nó tham gia vào việc điều chỉnh các quá trình quan trọng được xác định nghiêm ngặt. Do đó, nhiều enzym "làm việc" trong mỗi tế bào.

Tất cả chi phí năng lượng của bất kỳ tế bào nào được cung cấp bởi chất năng lượng phổ quát - ATP. ATP được hình thành do năng lượng được giải phóng trong quá trình oxy hóa các chất hữu cơ. Quá trình này gồm nhiều giai đoạn và quá trình phân tách oxy hiệu quả nhất xảy ra ở ty thể.

Theo phương pháp thu nhận các chất hữu cơ cần thiết cho sự sống, tất cả các tế bào được chia thành tự dưỡng và dị dưỡng. Autotrophs được chia thành quang hợp và hóa tổng hợp, và tất cả chúng đều có khả năng tổng hợp độc lập các chất hữu cơ mà chúng cần. Sinh vật dị dưỡng nhận hầu hết các hợp chất hữu cơ từ bên ngoài.

Quang hợp là quá trình quan trọng nhất làm cơ sở cho sự xuất hiện và tồn tại của đại đa số các sinh vật trên Trái đất. Kết quả của quá trình quang hợp, quá trình tổng hợp các hợp chất hữu cơ phức tạp xảy ra do năng lượng bức xạ của Mặt trời. Ngoại trừ hóa tổng hợp, tất cả các sinh vật trên Trái đất đều phụ thuộc trực tiếp hoặc gián tiếp vào quá trình quang hợp.

Quá trình quan trọng nhất xảy ra trong tất cả các tế bào (ngoại trừ các tế bào bị mất DNA trong quá trình phát triển) là tổng hợp protein. Thông tin về trình tự các axit amin tạo nên cấu trúc chính của protein được chứa trong trình tự tổ hợp bộ ba của các nucleotide DNA. Gen là một phần của DNA mã hóa thông tin về cấu trúc của một loại protein. Phiên mã là quá trình tổng hợp mARN mã hóa trình tự axit amin của prôtêin. mARN rời nhân (ở sinh vật nhân thực) vào tế bào chất, nơi chuỗi axit amin của protein được hình thành trong ribosome. Quá trình này được gọi là dịch thuật. Mỗi tế bào chứa nhiều gen, nhưng tế bào chỉ sử dụng một phần thông tin di truyền được xác định nghiêm ngặt, điều này được đảm bảo bởi sự hiện diện của các cơ chế đặc biệt trong gen kích hoạt hoặc tắt quá trình tổng hợp một loại protein cụ thể trong tế bào.

Thư mục

1. Darevsky, IS; Orlov, N.L. Động vật quý hiếm và có nguy cơ tuyệt chủng. Lưỡng cư và bò sát; M.: Cao học, 1988. - 463 tr.

2. Linnaeus, Carl Triết học Thực vật học; M.: Nauka, 1989. - 456 tr.

3. Oparin, A.I. Vân đê. Đời sống. Sự thông minh; M.: Nauka, 1977. - 208 tr.

5. Attenborough, Hành tinh sống của David; M.: Mir, 1988. - 328 tr.

Được lưu trữ trên Allbest.ru

...

Tài liệu tương tự

Các bào quan chính của tế bào. Tế bào chất là một môi trường bán lỏng, trong đó có nhân tế bào và tất cả các bào quan, thành phần của nó. Sơ đồ cấu trúc của phức hệ Golgi. Các bào quan của sự chuyển động của sự bao gồm (lông mao và Flagella). Hình dạng và kích thước của hạt nhân, chức năng chính của nó.

trình bày, thêm 13/11/2014


Một kế hoạch duy nhất của cấu trúc của các tế bào cơ thể. Thứ tự nghiêm ngặt của cấu trúc của nhân và tế bào chất. Nhân tế bào (kho lưu trữ tất cả các thông tin di truyền). Nội dung của nhân tế bào (chất nhiễm sắc). Bộ máy golgi, mạng lưới nội chất, cấu trúc tế bào.

tóm tắt, thêm 28/07/2009


Bản chất của các bào quan, phân loại các thể vùi tế bào chất theo mục đích chức năng của chúng. Đặc điểm nổi bật của tế bào thực vật và động vật, vai trò của hạt nhân trong hoạt động của chúng. Các bào quan chính của tế bào: phức hợp Golgi, ty thể, lysosome, plastid.

trình bày, thêm 27/12/2011


Ý nghĩa tiến hóa của nhân tế bào - một thành phần của tế bào nhân thực chứa thông tin di truyền. Cấu trúc của hạt nhân: chất nhiễm sắc, nucleolus, karyoplasm và vỏ hạt nhân. Chức năng hạt nhân: lưu trữ, truyền và thực hiện thông tin di truyền.

trình bày, thêm 21/02/2014


Dấu hiệu và các cấp độ tổ chức của cơ thể sống. Tổ chức hóa học của tế bào. chất vô cơ, hữu cơ và vitamin. Cấu trúc và chức năng của lipid, carbohydrate và protein. Axit nucleic và các loại của chúng. Các phân tử DNA và RNA, cấu trúc và chức năng của chúng.

tóm tắt, bổ sung 06/07/2010


Các yếu tố của cấu trúc tế bào và đặc điểm của chúng. Chức năng của màng, nhân, tế bào chất, trung tâm tế bào, ribosome, mạng lưới nội chất, phức hợp Golgi, lysosome, ty thể và lạp thể. Sự khác biệt trong cấu trúc tế bào của đại diện các giới sinh vật khác nhau.

trình bày, thêm 26/11/2013


Lịch sử phát triển của lý thuyết tế bào, sự phát triển của nó. Cấu trúc và chức năng của màng tế bào, đặc điểm của màng, tế bào chất, nhân. Vai trò của màng sinh chất và bộ máy Golgi trong hoạt động sống của tế bào. Riboxom và ti thể, chức năng và thành phần của chúng.

tóm tắt, bổ sung 16/08/2009


Lịch sử nghiên cứu tế bào, các tác phẩm nổi tiếng nhất mọi thời đại viết về chủ đề này và kiến ​​thức hiện tại. Cấu trúc cơ bản của tế bào, các thành phần chính và chức năng của chúng. Tế bào chất và các bào quan của nó, mục đích của phức hợp Golgi và các thể vùi.

tóm tắt, thêm 07.10.2009


Cấu trúc và chức năng của nhân tế bào. Hình thức, thành phần, cấu trúc của nó. Axit deoxyribonucleic là chất mang thông tin di truyền. cơ chế sao chép DNA. Quá trình khôi phục cấu trúc tự nhiên của DNA bị hư hỏng trong quá trình sinh tổng hợp bình thường của nó.

tóm tắt, thêm 07/09/2015


Tế bào chất là một phần thiết yếu của tế bào, được bao bọc giữa màng sinh chất và nhân. Phản ứng của môi trường và đặc điểm vận động của tế bào chất. Ý nghĩa, chức năng và cấu trúc của hyaloplasm. Các loại và vai trò của các bào quan một và hai màng của tế bào sống.

CẤU TRÚC VÀ CHỨC NĂNG CỦA TẾ BÀO

Tế bào là đơn vị cấu tạo cơ bản và hoạt động sống của mọi sinh vật (trừ virut thường gọi là dạng sống không tế bào), có quá trình trao đổi chất riêng, có khả năng tồn tại, tự sinh sản và phát triển độc lập. . Tất cả các sinh vật sống đều bao gồm nhiều tế bào (động vật đa bào, thực vật và nấm) hoặc là sinh vật đơn bào (nhiều động vật nguyên sinh và vi khuẩn). Ngành sinh học nghiên cứu cấu trúc và hoạt động của tế bào được gọi là tế bào học. Gần đây, người ta thường nói về sinh học của tế bào, hoặc sinh học tế bào.

Thông thường, kích thước của tế bào thực vật và động vật có đường kính từ 5 đến 20 micron. Một tế bào vi khuẩn điển hình nhỏ hơn nhiều - xấp xỉ. 2 µm, và giá trị nhỏ nhất được biết là 0,2 µm.

Một số tế bào sống tự do, chẳng hạn như động vật nguyên sinh như foraminifera, có thể dài vài cm; chúng luôn có nhiều hạt nhân. Các tế bào của sợi thực vật mỏng đạt chiều dài một mét và các quá trình của tế bào thần kinh đạt tới vài mét ở động vật lớn. Với chiều dài như vậy, thể tích của các ô này nhỏ, và bề mặt rất lớn.

Các tế bào lớn nhất là trứng chim chưa thụ tinh chứa đầy lòng đỏ. Quả trứng lớn nhất (và do đó, tế bào lớn nhất) thuộc về một loài chim khổng lồ đã tuyệt chủng - epiornis (Aepyornis). Có lẽ lòng đỏ của nó nặng khoảng. 3,5kg. Quả trứng lớn nhất trong các loài còn sống thuộc về đà điểu, lòng đỏ của nó nặng khoảng. 0,5kg

Có một thời, tế bào được coi là một giọt chất hữu cơ ít nhiều đồng nhất, được gọi là nguyên sinh chất hay chất sống. Thuật ngữ này đã trở nên lỗi thời sau khi rõ ràng là tế bào bao gồm nhiều cấu trúc được phân tách rõ ràng, được gọi là bào quan tế bào ("cơ quan nhỏ").

Người đầu tiên nhìn thấy tế bào là nhà khoa học người Anh Robert Hooke (được chúng ta biết đến nhờ định luật Hooke). Năm 1665, cố gắng tìm hiểu lý do tại sao cây bần nổi tốt như vậy, Hooke bắt đầu kiểm tra các phần mỏng của nút chai bằng kính hiển vi cải tiến. Ông nhận thấy nút chai được chia thành nhiều ô nhỏ, khiến ông liên tưởng đến những tổ ong trong tổ ong mật, và ông gọi những ô này là ô (trong tiếng Anh, ô có nghĩa là "ô, ô").

Năm 1675, bác sĩ người Ý M. Malpighi, và vào năm 1682 - nhà thực vật học người Anh N. Gru xác nhận cấu trúc tế bào của thực vật. Họ bắt đầu nói về tế bào như một "bong bóng chứa đầy nước trái cây bổ dưỡng". Năm 1674, một bậc thầy người Hà Lan Anthony van Leeuwenhoek(Anton van Leeuwenhoek, 1632-1723) lần đầu tiên sử dụng kính hiển vi đã nhìn thấy "động vật" trong một giọt nước - các sinh vật sống đang di chuyển (chuột, amip, vi khuẩn). Leeuwenhoek cũng là người đầu tiên quan sát tế bào động vật - hồng cầu và tinh trùng. Do đó, vào đầu thế kỷ 18, các nhà khoa học đã biết rằng dưới độ phóng đại cao, thực vật có cấu trúc tế bào và họ đã nhìn thấy một số sinh vật, sau này được gọi là đơn bào. Năm 1802-1808, nhà thám hiểm người Pháp Charles-Francois Mirbel đã xác định rằng tất cả thực vật đều bao gồm các mô do tế bào tạo thành. B. Lamarck vào năm 1809

đã mở rộng ý tưởng của Mirbel về cấu trúc tế bào cho các sinh vật động vật. Năm 1825, nhà khoa học người Séc J. Purkyne khám phá ra nhân tế bào trứng của chim, và năm 1839 giới thiệu thuật ngữ "nguyên sinh chất". Năm 1831, nhà thực vật học người Anh R. Brown lần đầu tiên mô tả nhân của một tế bào thực vật, và vào năm 1833, ông đã chứng minh rằng nhân là một bào quan thiết yếu của tế bào thực vật. Kể từ đó, điều chính trong việc tổ chức các tế bào không phải là màng, mà là nội dung.

Phương pháp nghiên cứu tế bào

Lần đầu tiên, các tế bào chỉ có thể được nhìn thấy sau khi tạo ra kính hiển vi ánh sáng, từ đó đến nay, kính hiển vi vẫn là một trong những phương pháp quan trọng nhất để nghiên cứu tế bào. Kính hiển vi ánh sáng (quang học), mặc dù có độ phân giải tương đối thấp, nhưng vẫn có thể quan sát các tế bào sống. Vào thế kỷ XX, kính hiển vi điện tử đã được phát minh, cho phép nghiên cứu cơ sở hạ tầng của tế bào.

Trong nghiên cứu về hình dạng và cấu trúc tế bào, dụng cụ đầu tiên là kính hiển vi ánh sáng. Độ phân giải của nó bị giới hạn ở các kích thước tương đương với bước sóng ánh sáng (0,4–0,7 µm đối với ánh sáng khả kiến). Tuy nhiên, nhiều yếu tố của cấu trúc tế bào có kích thước nhỏ hơn nhiều.

Một khó khăn khác là hầu hết các thành phần tế bào đều trong suốt và chiết suất của chúng gần giống như chiết suất của nước. Để cải thiện khả năng hiển thị, thuốc nhuộm thường được sử dụng có ái lực khác nhau đối với các thành phần tế bào khác nhau. Nhuộm cũng được sử dụng để nghiên cứu hóa học của tế bào. Ví dụ, một số thuốc nhuộm liên kết chủ yếu với axit nucleic và do đó bộc lộ sự định vị của chúng trong tế bào. Một lượng nhỏ thuốc nhuộm

- chúng được gọi là in vivo - có thể dùng để nhuộm tế bào sống, nhưng thông thường tế bào phải được cố định trước (dùng chất làm đông tụ protein) và chỉ sau đó mới được nhuộm.

Trước khi kiểm tra, các tế bào hoặc mảnh mô thường được nhúng trong parafin hoặc nhựa và sau đó cắt thành các phần rất mỏng bằng microtome. Phương pháp này được sử dụng rộng rãi trong các phòng thí nghiệm lâm sàng để phát hiện các tế bào khối u. Ngoài kính hiển vi ánh sáng thông thường, các phương pháp quang học khác để nghiên cứu tế bào cũng đã được phát triển: kính hiển vi huỳnh quang, kính hiển vi tương phản pha, quang phổ và phân tích nhiễu xạ tia X.

kính hiển vi quang học

Trong kính hiển vi quang học, độ phóng đại của vật thể đạt được thông qua một loạt thấu kính mà ánh sáng đi qua. Độ phóng đại tối đa có thể đạt được bằng kính hiển vi quang học là khoảng 1000. Một đặc điểm quan trọng khác là

độ phân giải chỉ khoảng 200 nm; sự cho phép như vậy đã đạt được vào cuối

thế kỷ XIX. Do đó, các cấu trúc nhỏ nhất có thể quan sát được dưới kính hiển vi quang học là ty thể và vi khuẩn, kích thước tuyến tính của chúng xấp xỉ 500 nm. Tuy nhiên, các vật thể nhỏ hơn 200 nm chỉ có thể nhìn thấy trong kính hiển vi ánh sáng nếu chính chúng phát ra ánh sáng. Tính năng này được sử dụng trong kính hiển vi huỳnh quang khi các cấu trúc tế bào hoặc các protein riêng lẻ liên kết với các protein hoặc kháng thể huỳnh quang đặc biệt có nhãn huỳnh quang. Chất lượng của hình ảnh thu được bằng kính hiển vi quang học cũng bị ảnh hưởng bởi độ tương phản - nó có thể được tăng lên bằng các phương pháp nhuộm tế bào khác nhau. Kính hiển vi tương phản pha, tương phản giao thoa vi sai và kính hiển vi trường tối được sử dụng để nghiên cứu các tế bào sống. Kính hiển vi đồng tiêu có thể cải thiện chất lượng của hình ảnh huỳnh quang.

kính hiển vi điện tử

Vào những năm 1930, một kính hiển vi điện tử được chế tạo trong đó, thay vì ánh sáng, một chùm electron được truyền qua một vật thể. Giới hạn độ phân giải lý thuyết đối với kính hiển vi điện tử hiện đại là khoảng 0,002 nm, tuy nhiên, vì lý do thực tế, chỉ đạt được độ phân giải khoảng 2 nm đối với các vật thể sinh học. Kính hiển vi điện tử có thể được sử dụng để nghiên cứu cơ sở hạ tầng của tế bào. Có hai loại kính hiển vi điện tử chính:

quét và truyền.

Kính hiển vi điện tử quét (raster) (SEM) được sử dụng để nghiên cứu bề mặt của vật thể. Các mẫu thường được phủ một lớp vàng mỏng. REM

cho phép bạn có được hình ảnh 3D. Kính hiển vi điện tử truyền (truyền) (TEM) - được sử dụng để nghiên cứu bên trong

cấu trúc tế bào. Một chùm tia điện tử được truyền qua một vật thể đã được xử lý trước bằng các kim loại nặng tích tụ trong một số cấu trúc nhất định, làm tăng mật độ điện tử của chúng. Các điện tử phân tán đến các khu vực của ô có mật độ điện tử cao hơn, làm cho các khu vực này xuất hiện tối hơn trong ảnh.

Phân chia tế bào. Để thiết lập chức năng của các thành phần riêng lẻ của ô, điều quan trọng là phải cách ly chúng ở dạng nguyên chất, điều này thường được thực hiện bằng phương pháp vi phân. ly tâm. Các kỹ thuật đã được phát triển để thu được các phần tinh khiết của bất kỳ bào quan nào của tế bào. Việc sản xuất các phân số bắt đầu bằng việc phá hủy màng sinh chất và hình thành chất đồng nhất của tế bào. Chất đồng nhất được ly tâm tuần tự ở các tốc độ khác nhau, ở giai đoạn đầu tiên, có thể thu được bốn phần: (1) nhân và các mảnh tế bào lớn, (2) ty thể, lạp thể, lysosome và peroxisome, (3) microsome - túi Golgi và nội chất mạng lưới, (4) ribosome, protein và các phân tử nhỏ hơn sẽ vẫn còn ở phần nổi phía trên. Quá trình ly tâm vi sai hơn nữa của từng phần hỗn hợp giúp thu được các chế phẩm tinh khiết của các bào quan, có thể áp dụng nhiều phương pháp sinh hóa và vi mô.

Cấu trúc tế bào

Tất cả các dạng sống tế bào trên Trái đất có thể được chia thành hai vương quốc dựa trên cấu trúc của các tế bào cấu thành của chúng:

sinh vật nhân sơ (tiền nhân) - cấu trúc đơn giản hơn;

sinh vật nhân chuẩn (nhân) phức tạp hơn. Các tế bào tạo nên cơ thể con người là tế bào nhân chuẩn.

Mặc dù có nhiều dạng khác nhau, nhưng việc tổ chức các tế bào của tất cả các sinh vật sống đều tuân theo các nguyên tắc cấu trúc thống nhất.

tế bào sinh vật nhân nguyên thủy

Prokaryote (lat. pro - trước, trước tiếng Hy Lạp κάρῠον - lõi, hạt) - những sinh vật, không giống như sinh vật nhân chuẩn, không có nhân tế bào hình thành và các bào quan màng bên trong khác (ngoại trừ bể phẳng ở các loài quang hợp, ví dụ, vi khuẩn ucyanobacteria ). Phân tử DNA sợi kép hình tròn lớn duy nhất (ở một số loài - tuyến tính), chứa phần chính của vật liệu di truyền của tế bào (cái gọi là nucleoid) không tạo thành phức hợp với protein histone (cái gọi là chất nhiễm sắc). Prokaryote bao gồm vi khuẩn, bao gồm cả vi khuẩn lam (tảo xanh lam) và vi khuẩn cổ. Nội dung chính của tế bào, lấp đầy toàn bộ thể tích của nó, là dạng hạt nhớt

tế bào chất.

tế bào nhân chuẩn

Sinh vật nhân chuẩn (Eukaryote) (tiếng Hy Lạp ευ - tốt, hoàn toàn và κάρῠον - lõi, hạt)

Các sinh vật, không giống như sinh vật nhân sơ, có nhân tế bào hình dạng tốt, được ngăn cách với tế bào chất bởi màng nhân. Vật liệu di truyền được bao bọc trong một số phân tử DNA sợi kép tuyến tính (tùy thuộc vào loại sinh vật, số lượng của chúng trên mỗi nhân có thể thay đổi từ hai đến vài trăm), được gắn từ bên trong vào màng của nhân tế bào và hình thành trong phạm vi rộng lớn. phần lớn trong số chúng là một phức hợp với protein histone, được gọi là chất nhiễm sắc.

Cấu trúc của một tế bào nhân thực. Sơ đồ biểu diễn của một tế bào động vật.

Một số tế bào, chủ yếu là tế bào thực vật và vi khuẩn, có lớp vỏ ngoài vách tế bào. Ở thực vật bậc cao, nó bao gồm cellulose. Thành tế bào có vai trò cực kỳ quan trọng: là khung ngoài, là lớp vỏ bảo vệ, cung cấp sức trương của tế bào thực vật: nước, muối và các phân tử của nhiều chất hữu cơ đi qua được thành tế bào, tế bào động vật thường không có thành tế bào.

Nằm dưới vách tế bào thực vật màng sinh chất hoặc plasmalemma. Độ dày của màng plasma là khoảng 10nm, nghiên cứu về cấu trúc và chức năng của nó chỉ có thể thực hiện được với sự trợ giúp của kính hiển vi điện tử.

Bên trong tế bào chứa đầy tế bào chất, trong đó có nhiều bào quan và thể vùi tế bào, cũng như vật liệu di truyền ở dạng phân tử DNA. Mỗi cơ quan của tế bào thực hiện chức năng đặc biệt của riêng mình và tất cả chúng cùng nhau xác định hoạt động sống còn của toàn bộ tế bào.

Màng sinh chất chủ yếu cung cấp chức năng phân định liên quan đến bên ngoài đối với

tế bào trong môi trường. Nó là một lớp kép của các phân tử (lớp lưỡng phân tử, hoặc lớp kép). Về cơ bản, đây là những phân tử phospholipid và các chất khác gần với chúng. Các phân tử lipid có bản chất kép, thể hiện ở cách chúng ứng xử với nước. Đầu của các phân tử là ưa nước, tức là có ái lực với nước và đuôi hydrocarbon của chúng kỵ nước. Do đó, khi trộn với nước, lipid tạo thành một lớp màng trên bề mặt của nó, tương tự như màng dầu; đồng thời, tất cả các phân tử của chúng được định hướng theo cùng một cách: đầu của các phân tử nằm trong nước và đuôi hydrocarbon ở trên bề mặt của nó.

TẠI màng tế bào có hai lớp như vậy, trong mỗi lớp, phần đầu của các phân tử quay ra ngoài và phần đuôi quay vào trong màng, lớp này sang lớp kia, do đó không tiếp xúc với nước.

Ngoài các thành phần lipid chính, nó còn chứa các phân tử protein lớn có khả năng “trôi nổi” trong lớp lipid kép và được định vị sao cho một trong các mặt của chúng quay vào bên trong tế bào và mặt kia tiếp xúc với môi trường bên ngoài. Một số protein chỉ nằm ở bên ngoài hoặc chỉ ở bề mặt bên trong của màng hoặc chỉ được ngâm một phần trong lớp lipid kép.

Chức năng chính của màng tế bào là điều hòa quá trình vận chuyển các chất vào và ra khỏi tế bào.

Có một số cơ chế vận chuyển các chất qua màng:

Khuếch tán - sự xâm nhập của các chất qua màng dọc theo gradient nồng độ (từ khu vực có nồng độ cao hơn đến khu vực có nồng độ thấp hơn). Sự vận chuyển khuếch tán các chất được thực hiện với sự tham gia của các protein màng, trong đó có các lỗ phân tử (nước, ion) hoặc với sự tham gia của pha lipid (đối với các chất hòa tan trong chất béo).

khuếch tán thuận lợi- các protein mang màng đặc biệt liên kết có chọn lọc với một hoặc một ion hoặc phân tử khác và chuyển chúng qua màng.

vận chuyển tích cực. Cơ chế này liên quan đến tiêu tốn năng lượng và phục vụ cho việc vận chuyển các chất ngược với gradient nồng độ của chúng. Nó được thực hiện bởi đặc biệt

protein vận chuyển tạo thành cái gọi là bơm ion. Được nghiên cứu nhiều nhất là bơm Na+ /K+ trong tế bào động vật, bơm này tích cực bơm ra ion Na+ đồng thời hấp thụ ion K+.

TẠI Kết hợp với sự vận chuyển tích cực của các ion vào tế bào, các loại đường, nucleotide và axit amin khác nhau xâm nhập qua màng tế bào chất.

Tính thấm chọn lọc như vậy là rất quan trọng về mặt sinh lý, và sự vắng mặt của nó

– bằng chứng đầu tiên về cái chết của tế bào. Điều này có thể dễ dàng minh họa bằng ví dụ về củ cải đường. Nếu một củ cải đường sống được ngâm trong nước lạnh, nó sẽ giữ lại sắc tố của nó; nếu luộc củ cải thì tế bào chết, dễ thấm nước và mất sắc tố khiến nước chuyển sang màu đỏ.

Các phân tử lớn như tế bào protein có thể "nuốt chửng". Dưới ảnh hưởng của một số protein, nếu chúng có trong chất lỏng bao quanh tế bào, màng tế bào sẽ xảy ra hiện tượng xâm lấn, sau đó màng tế bào này đóng lại, tạo thành bong bóng - một không bào nhỏ chứa các phân tử nước và protein; sau đó, màng xung quanh không bào bị vỡ và nội dung đi vào tế bào. Quá trình này được gọi là pinocytosis (nghĩa đen là "uống tế bào") hoặc endocytosis.

Các hạt lớn hơn, chẳng hạn như các hạt thức ăn, có thể được hấp thụ theo cách tương tự trong quá trình gọi là. thực bào. Theo quy luật, không bào được hình thành trong quá trình thực bào lớn hơn và thức ăn được tiêu hóa bởi các enzym của lysosome bên trong không bào cho đến khi màng bao quanh nó bị vỡ. Kiểu dinh dưỡng này đặc trưng cho động vật nguyên sinh, ví dụ cho amip ăn vi khuẩn.

Exocytosis (exo - out), nhờ nó, tế bào loại bỏ các sản phẩm nội bào hoặc chất cặn bã không được tiêu hóa được bao bọc trong không bào hoặc túi. Túi tiếp cận màng tế bào chất, hợp nhất với nó và nội dung của nó được giải phóng ra môi trường. Đây là cách các enzym tiêu hóa, hormone, hemiaellulose, v.v. được tiết ra.

Cấu trúc của tế bào chất.

Thành phần lỏng của tế bào chất còn được gọi là bào tương. Dưới kính hiển vi ánh sáng, có vẻ như tế bào chứa đầy thứ gì đó giống như plasma lỏng hoặc sol, trong đó nhân và các bào quan khác “trôi nổi”. Thực ra không phải vậy. Không gian bên trong của một tế bào nhân chuẩn được sắp xếp nghiêm ngặt. Sự chuyển động của các bào quan được phối hợp với sự trợ giúp của các hệ thống vận chuyển chuyên biệt, cái gọi là vi ống, đóng vai trò là "đường" nội bào, và các protein đặc biệt, dynein và kinesin, đóng vai trò là "động cơ". Các phân tử protein riêng biệt cũng không khuếch tán tự do trong toàn bộ không gian nội bào mà được hướng đến các ngăn cần thiết bằng cách sử dụng các tín hiệu đặc biệt trên bề mặt của chúng, được hệ thống vận chuyển của tế bào nhận biết.

lưới nội chất

Ở tế bào nhân thực có hệ thống các ngăn màng thông với nhau (ống và bể),

được gọi là lưới nội chất(hoặc là lưới nội chất, EPR hoặc EPS). Phần đó của EPR, với màng mà các ribosome được gắn vào, được gọi là nội chất hạt (hoặc thô).

mạng lưới, trên màng của nó xảy ra quá trình tổng hợp protein. Những ngăn đó, trên thành không có ribosome, được phân loại là ER trơn, tham gia vào quá trình tổng hợp lipid. Các không gian bên trong của ER mịn và dạng hạt không bị cô lập mà đi vào nhau và giao tiếp với màng tế bào. Các ống cũng mở ra trên bề mặt tế bào và mạng lưới nội chất do đó đóng vai trò của một bộ máy mà qua đó môi trường bên ngoài có thể tương tác trực tiếp với tất cả các chất bên trong tế bào.

Các thể nhỏ gọi là ribosome bao phủ bề mặt của mạng lưới nội chất thô, đặc biệt là gần nhân. Đường kính ribosome khoảng 15 nm. Mỗi ribôxôm gồm hai hạt có kích thước lớn nhỏ khác nhau, chức năng chính của chúng là tổng hợp prôtêin; ma trận (thông tin) RNA và các axit amin liên kết với RNA vận chuyển được gắn vào bề mặt của chúng. Các protein được tổng hợp đầu tiên được tích lũy trong các kênh và khoang của mạng lưới nội chất, sau đó được vận chuyển đến các bào quan và vị trí tế bào nơi chúng được tiêu thụ.

bộ máy Golgi

Bộ máy Golgi (phức hợp Golgi)

là một chồng các túi màng phẳng, hơi mở rộng ra gần mép. Trong các bể chứa của bộ máy Golgi, một số protein được tổng hợp trên màng của ER dạng hạt và được dùng để bài tiết hoặc hình thành lysosome trưởng thành. Bộ máy Golgi không đối xứng - các bể nằm gần nhân tế bào hơn (cis-Golgi) chứa các protein kém trưởng thành nhất, các túi màng, túi nảy chồi từ mạng lưới nội chất, liên tục tham gia các bể này. Rõ ràng, với sự trợ giúp của cùng một túi, quá trình di chuyển tiếp theo của các protein trưởng thành từ bể này sang bể khác diễn ra. Cuối cùng từ đầu đối diện của bào quan

(trans-Golgi) túi chứa protein trưởng thành hoàn toàn nảy mầm.

Lysosome

Lysosome (tiếng Hy Lạp "Liseo" - hòa tan, "Soma" - cơ thể) là những cơ thể tròn nhỏ. Các bào quan màng tế bào này có hình bầu dục và đường kính 0,5 µm, nảy mầm từ bộ máy Golgi và có thể từ mạng lưới nội chất. Lysosome chứa nhiều loại enzyme phân hủy các phân tử lớn: protein, chất béo, carbohydrate, axit nucleic. Do hành động phá hoại của chúng, các enzym này dường như bị "khóa" trong lysosome và chỉ được giải phóng khi cần thiết. Nhưng nếu lysosome

bị hư hại do bất kỳ tác động bên ngoài nào, thì toàn bộ tế bào hoặc một phần của nó bị phá hủy.

Trong quá trình tiêu hóa nội bào, các enzyme được giải phóng từ lysosome vào không bào tiêu hóa.

Trong quá trình đói, các tế bào lysosome tiêu hóa một số bào quan mà không giết chết tế bào. Quá trình tiêu hóa một phần như vậy cung cấp cho tế bào lượng chất dinh dưỡng tối thiểu cần thiết trong một thời gian.

Sở hữu khả năng tiêu hóa tích cực các chất dinh dưỡng, lysosome tham gia vào việc loại bỏ các bộ phận của tế bào, toàn bộ tế bào và các cơ quan chết trong quá trình hoạt động sống còn. Ví dụ, sự biến mất đuôi của nòng nọc ếch xảy ra dưới tác dụng của enzym lysosome, trong trường hợp này là bình thường và có lợi cho cơ thể, nhưng đôi khi sự phá hủy tế bào như vậy lại là bệnh lý. Ví dụ, khi hít phải bụi amiăng, nó có thể xâm nhập vào các tế bào của phổi, sau đó các lysosome bị vỡ ra, các tế bào bị phá hủy và bệnh phổi phát triển.

Trung tâm thông tin của tế bào, nơi lưu trữ và tái tạo thông tin di truyền xác định tất cả các dấu hiệu của một tế bào nhất định và toàn bộ sinh vật, là nhân. Loại bỏ hạt nhân khỏi tế bào, như một quy luật, dẫn đến cái chết nhanh chóng của nó. Hình dạng và kích thước của nhân tế bào rất thay đổi tùy thuộc vào loại sinh vật, cũng như loại, tuổi và trạng thái chức năng của tế bào. Kế hoạch tổng thể

Cấu trúc của hạt nhân là giống nhau trong tất cả các tế bào nhân chuẩn. Nhân tế bào bao gồm màng nhân, ma trận nhân (nucleoplasm), chất nhiễm sắc và nucleolus (một hoặc nhiều). Nội dung của nhân được ngăn cách với tế bào chất bằng màng kép hay còn gọi là Màng nhân. Màng ngoài ở một số nơi đi vào các kênh của mạng lưới nội chất; các ribôxôm được gắn vào nó Nhân tế bào chứa các phân tử ADN trên đó ghi thông tin di truyền của sinh vật. . Điều này xác định vai trò hàng đầu của nhân tế bào trong tính di truyền. Trong nhân, quá trình sao chép diễn ra - quá trình sao chép của các phân tử DNA, cũng như quá trình phiên mã - quá trình tổng hợp các phân tử RNA trên khuôn mẫu DNA. Sự lắp ráp caribosome cũng diễn ra trong nhân, ở dạng đặc biệt gọi là nucleoli. Vỏ hạt nhân có nhiều lỗ rỗng, đường kính khoảng 90 nm. Do sự hiện diện của các lỗ cung cấp tính thấm chọn lọc, màng nhân kiểm soát sự trao đổi chất giữa nhân và tế bào chất.

cấu trúc dạng sợi nằm trong tế bào chất của tế bào: vi ống, sợi actin và sợi trung gian. Các vi ống tham gia vào việc vận chuyển các bào quan, là một phần của roi và thoi phân bào được xây dựng từ các vi ống. Các sợi Actin rất cần thiết để duy trì

hình dạng tế bào, phản ứng giả hành. Vai trò của các sợi trung gian dường như cũng là để duy trì cấu trúc của tế bào. Protein của khung tế bào chiếm vài chục phần trăm khối lượng của protein tế bào.

ly tâm

Máy ly tâm là cấu trúc protein hình trụ nằm gần nhân tế bào động vật (thực vật không có máy ly tâm, ngoại trừ tảo bậc thấp). Máy ly tâm là một hình trụ, bề mặt bên của nó được hình thành bởi chín bộ vi ống. Số lượng vi ống trong một bộ

dao động đối với các sinh vật khác nhau từ 1 đến 3.

Xung quanh các máy ly tâm là cái gọi là trung tâm tổ chức của khung tế bào, khu vực trong đó các đầu trừ của các vi ống của tế bào được nhóm lại.

Trước khi phân chia, tế bào chứa hai tâm động nằm vuông góc với nhau. Trong quá trình nguyên phân, chúng chuyển hướng đến các đầu khác nhau của tế bào, tạo thành các cực phân chia của trục chính. Sau quá trình phân bào, mỗi tế bào con nhận được một máy ly tâm, nhân đôi cho lần phân chia tiếp theo. Việc nhân đôi số ly tâm diễn ra không phải bằng cách phân chia mà bằng sự tổng hợp của một cấu trúc mới vuông góc với cấu trúc hiện có.

ti thể

ti thể - bào quan đặc biệt của tế bào, chức năng chính của nó là tổng hợp ATP - chất mang năng lượng phổ quát. Trong ti thể xảy ra quá trình oxi hóa các chất hữu cơ, đồng thời với quá trình tổng hợp

adenosine triphosphate (ATP). Sự phân hủy ATP với sự hình thành adenosine diphosphate (ADP) đi kèm với việc giải phóng năng lượng, được sử dụng cho các quá trình sống khác nhau, chẳng hạn như tổng hợp protein và axit nucleic, vận chuyển các chất vào và ra khỏi tế bào, việc truyền các xung thần kinh, hoặc co cơ.

Do đó, ty thể là trạm năng lượng xử lý "nhiên liệu" - chất béo và carbohydrate - thành một dạng năng lượng mà tế bào có thể sử dụng và do đó toàn bộ cơ thể.

Tất cả các sinh vật sống được tạo thành từ các tế bào - các khoang nhỏ, có màng bao bọc chứa đầy dung dịch hóa chất đậm đặc. Tế bào- một đơn vị cơ bản của cấu trúc và hoạt động sống của tất cả các sinh vật sống (trừ virus, thường được gọi là dạng sống không tế bào), có quá trình trao đổi chất riêng, có khả năng tồn tại độc lập, tự sinh sản và phát triển. Tất cả các sinh vật sống, như động vật đa bào, thực vật và nấm, bao gồm nhiều tế bào, hoặc, giống như nhiều động vật nguyên sinh và vi khuẩn, là những sinh vật đơn bào. Ngành sinh học nghiên cứu về cấu trúc và hoạt động của tế bào được gọi là tế bào học. Người ta tin rằng tất cả các sinh vật và tất cả các tế bào cấu thành của chúng đều tiến hóa từ một tế bào tiền DNA chung.

Lịch sử gần đúng của tế bào

Ban đầu, dưới tác động của các yếu tố tự nhiên khác nhau (nhiệt, tia cực tím, phóng điện), các hợp chất hữu cơ đầu tiên được dùng làm nguyên liệu để xây dựng các tế bào sống đã xuất hiện.

Sự xuất hiện của các phân tử sao chép đầu tiên dường như là một thời điểm quan trọng trong lịch sử phát triển của sự sống. Bộ sao chép là một loại phân tử là chất xúc tác để tổng hợp các bản sao hoặc mẫu của chính nó, là một dạng tương tự nguyên thủy của quá trình sinh sản trong thế giới động vật. Trong số các phân tử phổ biến nhất hiện nay, DNA và RNA là các chất sao chép. Ví dụ, một phân tử DNA được đặt trong một chiếc cốc có các thành phần cần thiết sẽ tự động bắt đầu tạo ra các bản sao của chính nó (mặc dù chậm hơn nhiều so với trong tế bào dưới tác dụng của các enzym đặc biệt).

Sự xuất hiện của các phân tử sao chép đã khởi động cơ chế tiến hóa hóa học (tiền sinh học). Chủ đề đầu tiên của quá trình tiến hóa rất có thể là nguyên thủy, chỉ bao gồm một số nucleotide, phân tử RNA. Giai đoạn này được đặc trưng (mặc dù ở dạng rất nguyên thủy) bởi tất cả các đặc điểm chính của quá trình tiến hóa sinh học: sinh sản, đột biến, cái chết, đấu tranh sinh tồn và chọn lọc tự nhiên.

Sự tiến hóa hóa học được tạo điều kiện bởi thực tế rằng RNA là một phân tử phổ quát. Ngoài vai trò là chất sao chép (nghĩa là chất mang thông tin di truyền), nó có thể hoạt động như các enzym (ví dụ: enzym thúc đẩy quá trình sao chép hoặc enzym phân hủy các phân tử cạnh tranh).

Tại một thời điểm nào đó trong quá trình tiến hóa, các enzym ARN đã phát sinh xúc tác cho quá trình tổng hợp các phân tử lipid (tức là chất béo). Các phân tử lipid có một đặc tính đáng chú ý: chúng có cực và có cấu trúc tuyến tính, và độ dày của một trong hai đầu của phân tử lớn hơn đầu kia. Do đó, các phân tử lipid ở trạng thái lơ lửng tập hợp một cách tự phát thành lớp vỏ có dạng gần giống hình cầu. Vì vậy, các RNA tổng hợp lipid có thể bao quanh mình bằng lớp vỏ lipid, giúp cải thiện đáng kể khả năng chống lại các yếu tố bên ngoài của RNA.

Sự tăng dần chiều dài RNA dẫn đến sự xuất hiện của các RNA đa chức năng, các đoạn riêng lẻ thực hiện các chức năng khác nhau.

Sự phân chia tế bào đầu tiên dường như xảy ra dưới tác động của các yếu tố bên ngoài. Sự tổng hợp lipid bên trong tế bào dẫn đến sự gia tăng kích thước và giảm sức mạnh, do đó lớp vỏ vô định hình lớn được chia thành nhiều phần dưới tác động của các tác động cơ học. Sau đó, một loại enzyme xuất hiện điều chỉnh quá trình này.

Cấu trúc tế bào

Tất cả các dạng sống tế bào trên trái đất có thể được chia thành hai vương quốc dựa trên cấu trúc của các tế bào cấu thành chúng - sinh vật nhân sơ (tiền nhân) và sinh vật nhân chuẩn (nhân). Các tế bào nhân sơ có cấu trúc đơn giản hơn, rõ ràng, chúng phát sinh sớm hơn trong quá trình tiến hóa. Tế bào nhân thực - phức tạp hơn, phát sinh muộn hơn. Các tế bào tạo nên cơ thể con người là tế bào nhân chuẩn. Mặc dù có nhiều dạng khác nhau, nhưng việc tổ chức các tế bào của tất cả các sinh vật sống đều tuân theo các nguyên tắc cấu trúc thống nhất.

Nội dung sống của tế bào - nguyên sinh chất - được ngăn cách với môi trường bởi màng sinh chất, hay plasmalemma. Bên trong tế bào chứa đầy tế bào chất, chứa nhiều bào quan và thể vùi tế bào, cũng như vật liệu di truyền ở dạng phân tử DNA. Mỗi bào quan của tế bào thực hiện chức năng đặc biệt của riêng mình và tất cả chúng cùng nhau xác định hoạt động sống còn của tế bào nói chung.

tế bào sinh vật nhân nguyên thủy

sinh vật nhân sơ(từ tiếng Latin pro - trước, đến và tiếng Hy Lạp κάρῠον - lõi, hạt) - các sinh vật, không giống như sinh vật nhân chuẩn, không có nhân tế bào hình thành và các bào quan màng bên trong khác (ngoại trừ bể phẳng ở các loài quang hợp, ví dụ, trong vi khuẩn lam ). Phân tử DNA sợi kép hình tròn lớn duy nhất (ở một số loài - tuyến tính), chứa phần chính của vật liệu di truyền của tế bào (cái gọi là nucleoid) không tạo thành phức hợp với protein histone (cái gọi là chất nhiễm sắc). Prokaryote bao gồm vi khuẩn, bao gồm cả vi khuẩn lam (tảo xanh lam) và vi khuẩn cổ. Hậu duệ của các tế bào nhân sơ là các bào quan của tế bào nhân chuẩn - ty thể và plastid.

Tế bào nhân sơ có màng tế bào chất, giống như tế bào nhân thực. Ở vi khuẩn, màng có hai lớp (lipid kép), ở vi khuẩn cổ, màng thường có một lớp. Màng vi khuẩn cổ được tạo thành từ các chất khác với những chất tạo nên màng vi khuẩn. Bề mặt của các tế bào có thể được bao phủ bởi một viên nang, vỏ bọc hoặc chất nhầy. Họ có thể có Flagella và nhung mao.

Hình.1. Cấu trúc của một tế bào nhân sơ điển hình

Nhân tế bào, chẳng hạn như ở sinh vật nhân thực, không có ở sinh vật nhân sơ. DNA nằm bên trong tế bào, được sắp xếp theo thứ tự và gấp lại và được hỗ trợ bởi các protein. Phức hợp DNA-protein này được gọi là nucleoid. Ở eubacteria, các protein hỗ trợ DNA khác với các histone hình thành nên các nhiễm sắc thể (ở sinh vật nhân chuẩn). Và vi khuẩn cổ có histone, và trong đó chúng tương tự như sinh vật nhân chuẩn. Các quá trình năng lượng ở sinh vật nhân sơ diễn ra trong tế bào chất và trên các cấu trúc đặc biệt - mesosome (phần phát triển của màng tế bào được xoắn thành hình xoắn ốc để tăng diện tích bề mặt diễn ra quá trình tổng hợp ATP). Bên trong tế bào có thể có bọt khí, chất dự trữ ở dạng hạt polyphotphat, hạt carbohydrat, giọt chất béo. Có thể có các tạp chất lưu huỳnh (ví dụ, được hình thành do quá trình quang hợp thiếu khí). Vi khuẩn quang hợp có cấu trúc gấp gọi là thylakoids mà trên đó quá trình quang hợp diễn ra. Do đó, về nguyên tắc, sinh vật nhân sơ có các yếu tố giống nhau, nhưng không có vách ngăn, không có màng trong. Những phân vùng có mặt là sự phát triển vượt bậc của màng tế bào.

Hình dạng của tế bào nhân sơ không quá đa dạng. Tế bào hình tròn gọi là cầu khuẩn. Cả vi khuẩn cổ và eubacteria đều có thể có dạng này. Streptococci là cầu khuẩn được sắp xếp trong một chuỗi. Staphylococci là các cụm cầu khuẩn, ngoại cầu khuẩn là cầu khuẩn hợp nhất trong hai tế bào, tetrads là bốn và sarcin là tám. Vi khuẩn hình que được gọi là trực khuẩn. Hai que - diplobacilli, kéo dài thành một chuỗi - streptobacilli. Ngoài ra còn có vi khuẩn dạng coryneform (có phần mở rộng ở hai đầu, tương tự như cái dùi cui), tảo xoắn (tế bào cuộn tròn dài), Vibrio (tế bào cong ngắn) và xoắn khuẩn (cuộn tròn khác với tảo xoắn). Tất cả những điều trên được minh họa dưới đây và hai đại diện của vi khuẩn cổ được đưa ra. Mặc dù cả vi khuẩn cổ và vi khuẩn cổ đều là sinh vật nhân sơ (không có nhân), nhưng cấu trúc tế bào của chúng có một số khác biệt đáng kể. Như đã lưu ý ở trên, vi khuẩn có lớp lipid kép (khi các đầu kỵ nước được nhúng trong màng và các đầu tích điện nhô ra từ cả hai phía), trong khi vi khuẩn cổ có thể có màng đơn lớp (có các đầu tích điện ở cả hai bên và bên trong có là một phân tử nguyên vẹn; cấu trúc này có thể cứng hơn cấu trúc kép). Dưới đây là cấu trúc màng tế bào của vi khuẩn cổ.

sinh vật nhân chuẩn(sinh vật nhân chuẩn) (từ tiếng Hy Lạp ευ - tốt, hoàn toàn và κάρῠον - lõi, hạt) - những sinh vật, không giống như sinh vật nhân sơ, có nhân tế bào hình dạng tốt, được ngăn cách với tế bào chất bằng màng nhân. Vật liệu di truyền được bao bọc trong một số phân tử DNA sợi kép tuyến tính (tùy thuộc vào loại sinh vật, số lượng của chúng trên mỗi nhân có thể thay đổi từ hai đến vài trăm), được gắn từ bên trong vào màng của nhân tế bào và hình thành trong phạm vi rộng lớn. phần lớn (ngoại trừ tảo hai roi) một phức hợp với protein histone, được gọi là chất nhiễm sắc. Các tế bào nhân chuẩn có một hệ thống các màng bên trong hình thành, ngoài nhân, một số bào quan khác (mạng lưới nội chất, bộ máy Golgi, v.v.). Ngoài ra, đại đa số có cộng sinh nội bào vĩnh viễn - sinh vật nhân sơ - ti thể, tảo và thực vật cũng có plastid.

tế bào động vật

Cấu trúc của một tế bào động vật dựa trên ba thành phần chính - nhân, tế bào chất và thành tế bào. Cùng với nhân, tế bào chất tạo thành nguyên sinh chất. Thành tế bào là màng sinh học (vách ngăn) ngăn cách tế bào với môi trường bên ngoài, làm vỏ cho các bào quan và nhân tế bào, đồng thời hình thành các ngăn tế bào chất. Nếu bạn đặt chế phẩm dưới kính hiển vi, thì có thể dễ dàng nhìn thấy cấu trúc của tế bào động vật. Thành tế bào chứa ba lớp. Lớp ngoài và lớp trong là prôtêin, lớp trung gian là lipit. Trong trường hợp này, lớp lipid được chia thành hai lớp nữa - một lớp phân tử kỵ nước và một lớp phân tử ưa nước, được sắp xếp theo một trật tự nhất định. Trên bề mặt của màng tế bào có một cấu trúc đặc biệt - glycocalyx, cung cấp khả năng chọn lọc của màng. Vỏ chuyển các chất cần thiết và trì hoãn những chất có hại.

Hình.2. Cấu trúc tế bào động vật

Cấu trúc của tế bào động vật nhằm mục đích cung cấp chức năng bảo vệ đã có ở cấp độ này. Sự xâm nhập của các chất qua màng xảy ra với sự tham gia trực tiếp của màng tế bào chất. Bề mặt của màng này khá đáng kể do uốn cong, phát triển, nếp gấp và nhung mao. Màng tế bào chất vượt qua cả các hạt nhỏ nhất và lớn hơn. Cấu trúc của một tế bào động vật được đặc trưng bởi sự hiện diện của tế bào chất, chủ yếu bao gồm nước. Tế bào chất là nơi chứa các bào quan và thể vùi.

Ngoài ra, tế bào chất còn chứa khung tế bào - protein sợi tham gia vào quá trình phân chia tế bào, phân định không gian nội bào và duy trì hình dạng tế bào, khả năng co bóp. Một thành phần quan trọng của tế bào chất là hyaloplasm, quyết định độ nhớt và độ đàn hồi của cấu trúc tế bào. Tùy thuộc vào các yếu tố bên ngoài và bên trong, hyaloplasm có thể thay đổi độ nhớt - trở thành chất lỏng hoặc dạng gel. Nghiên cứu cấu trúc của tế bào động vật, người ta không thể không chú ý đến bộ máy tế bào - các bào quan có trong tế bào. Tất cả các bào quan đều có cấu trúc cụ thể của riêng chúng, được xác định bởi các chức năng được thực hiện.

Nhân là đơn vị tế bào trung tâm chứa thông tin di truyền và tham gia vào quá trình trao đổi chất trong chính tế bào. Các bào quan trong tế bào bao gồm mạng lưới nội chất, trung tâm tế bào, ty thể, ribosome, phức hợp Golgi, plastid, lysosome và không bào. Có những bào quan tương tự trong bất kỳ tế bào nào, nhưng tùy thuộc vào chức năng, cấu trúc của tế bào động vật có thể khác nhau khi có các cấu trúc cụ thể.

Chức năng của các bào quan tế bào: - ty thể oxy hóa các hợp chất hữu cơ và tích lũy năng lượng hóa học; - mạng lưới nội chất, do sự hiện diện của các enzym đặc biệt, tổng hợp chất béo và carbohydrate, các kênh của nó góp phần vận chuyển các chất trong tế bào; - ribôxôm tổng hợp prôtêin; - phức hợp Golgi tập trung protein, nén các chất béo tổng hợp, polysacarit, tạo thành lysosome và chuẩn bị các chất để loại bỏ chúng khỏi tế bào hoặc sử dụng trực tiếp bên trong tế bào; - lysosome phân hủy carbohydrate, protein, axit nucleic và chất béo, trên thực tế, tiêu hóa các chất dinh dưỡng đi vào tế bào; - trung tâm tế bào tham gia vào quá trình phân chia tế bào; - không bào, do hàm lượng nhựa tế bào, hỗ trợ tế bào trương nở (áp suất bên trong).

Cấu trúc của một tế bào sống vô cùng phức tạp - ở cấp độ tế bào, nhiều quá trình sinh hóa diễn ra, cùng nhau đảm bảo hoạt động sống của sinh vật.