Povijest otkrića i proučavanja stanica. Stanična teorija. Povijest otkrića stanica i faze razvoja citologije Činjenice iz povijesti proučavanja stanica tablice

Velika većina stanica je mikroskopski malena i ne može se vidjeti golim okom. Postalo je moguće vidjeti stanicu i početi je proučavati tek kada je izumljen mikroskop. Prvi mikroskopi pojavili su se početkom 17. stoljeća. Mikroskop je za znanstvena istraživanja prvi upotrijebio engleski znanstvenik Robert Hooke (1665.). Pregledavajući tanke dijelove pluta pod mikroskopom, vidio je na njima brojne male stanice. Hooke je ove stanice, odvojene jedna od druge gustim zidovima, nazvao stanicama, upotrijebivši po prvi put izraz "stanica".

U narednom razdoblju, koje je obuhvatilo drugu polovicu 17. stoljeća, cijelo 18. stoljeće. i početak 19. stoljeća. Mikroskop se usavršavao i prikupljali su se podaci o životinjskim i biljnim stanicama. Do sredine 19. stoljeća mikroskop je znatno unaprijeđen i postalo je mnogo poznato o staničnoj građi biljaka i životinja. Glavne materijale o staničnoj strukturi biljaka u to vrijeme prikupio je i sažeo njemački botaničar M. Schleiden.

Svi dobiveni podaci o stanici poslužili su kao osnova za stvaranje stanične teorije o građi organizama, koju je 1838. formulirao njemački zoolog T. Schwann. Proučavajući stanice životinja i biljaka, Schwann je otkrio njihovu sličnu strukturu i utvrdio da je stanica zajednička elementarna jedinica građe životinjskih i biljnih organizama. Schwann je skicirao teoriju stanične strukture organizama u svom klasičnom djelu “Mikroskopske studije o korespondenciji u strukturi i rastu životinja i biljaka”.

Početkom prošlog stoljeća poznati znanstvenik, akademik Ruske akademije znanosti Karl Baer otkrio je jaje sisavca i pokazao da svi organizmi počinju svoj razvoj iz jedne stanice. Ova stanica je oplođeno jajašce, koje se cijepa, stvara nove stanice, a od njih nastaju tkiva i organi budućeg organizma.

Baerovo otkriće nadopunilo je staničnu teoriju i pokazalo da Stanica nije samo jedinica strukture, već i jedinica razvoja svih živih organizama.

Izuzetno značajan dodatak staničnoj teoriji bilo je otkriće stanične diobe. Nakon otkrića procesa diobe stanica postalo je sasvim očito da nove stanice nastaju diobom postojećih, a ne nastaju iznova iz nestanične tvari.

Teorija stanične građe organizama također uključuje najvažnije materijale za dokazivanje jedinstva postanka, građe i razvoja cjelokupnog organskog svijeta. F. Engels visoko je cijenio stvaranje stanične teorije, stavljajući je po važnosti uz bok zakonu održanja energije i teoriji prirodne selekcije Charlesa Darwina.

Do kraja 19.st. Mikroskop je toliko poboljšan da je postalo moguće proučavati detalje strukture stanice i otkrivene su njezine glavne strukturne komponente. Istodobno su se počela skupljati znanja o njihovim ulogama u životu stanice. U to vrijeme datira i nastanak citologije, koja danas predstavlja jednu od najintenzivnijih bioloških disciplina u razvoju.

Metode proučavanja stanica. Suvremena citologija raspolaže brojnim i često vrlo složenim metodama istraživanja koje su omogućile utvrđivanje suptilnih strukturnih detalja i prepoznavanje funkcija širokog spektra stanica i njihovih strukturnih komponenti. Izuzetno važnu ulogu u citološkim istraživanjima i dalje ima svjetlosni mikroskop, koji je danas složen, sofisticiran uređaj koji omogućuje povećanje do 2500 puta. Ali čak ni tako veliko povećanje nije dovoljno da se vide sitni detalji strukture stanice, čak i ako uzmemo u obzir presjeke debljine 5-10 mm. µm 1, obojana posebnim bojama.

Potpuno nova era u proučavanju stanične strukture započela je izumom elektronskog mikroskopa koji omogućuje povećanje od desetaka i stotina tisuća puta. Umjesto svjetlosti, elektronski mikroskop koristi brz protok elektrona, a staklene leće svjetlosno-optičkog mikroskopa zamijenjene su elektromagnetskim poljima. Elektroni koji lete velikom brzinom najprije se koncentriraju na predmet koji se proučava, a zatim padaju na ekran, sličan televizijskom ekranu, na kojem možete promatrati uvećanu sliku objekta ili ga fotografirati. Elektronski mikroskop konstruiran je 1933. godine, a posebno je široku primjenu dobio za proučavanje bioloških objekata u posljednjih 10-15 godina.

Da bi se pregledale u elektronskom mikroskopu, stanice prolaze vrlo složenu obradu. Pripremaju se najtanji rezovi stanica debljine 100–500 A. Samo su takvi rezovi prikladni za elektronsko mikroskopsko ispitivanje zbog niske propusnosti za elektrone.

U posljednje vrijeme sve se više koriste kemijske metode za proučavanje stanica. Posebna grana kemije - biokemija - danas raspolaže brojnim suptilnim metodama koje omogućuju točno utvrđivanje ne samo prisutnosti, već i uloge kemijskih tvari u životu stanice i cijelog organizma. Stvoreni su složeni uređaji zvani centrifuge, koji razvijaju ogromne brzine vrtnje (nekoliko desetaka tisuća okretaja u minuti). Koristeći takve centrifuge, možete lako odvojiti strukturne komponente ćelije jednu od druge, budući da imaju različitu specifičnu težinu. Ova vrlo važna metoda omogućuje zasebno proučavanje svojstava svakog dijela stanice.

Proučavanje žive stanice, njezinih najfinijih struktura i funkcija vrlo je težak zadatak, a tek je kombinacija napora i kolosalnog rada citologa, biokemičara, fiziologa, genetičara i biofizičara omogućila detaljno proučavanje njezinih strukturnih elemenata i određivanje njihove uloge.



Preduvjeti za stvaranje stanične teorije bili su izum i usavršavanje mikroskopa te otkriće stanica (1665., R. Hooke - pri proučavanju presjeka kore plutnjaka, bazge i dr.). Radovi poznatih mikroskopista: M. Malpighija, N. Grewa, A. van Leeuwenhoeka - omogućili su uvid u stanice biljnih organizama. A. van Leeuwenhoek otkrio je jednostanične organizme u vodi. Prvo je proučavana stanična jezgra. R. Brown opisao je jezgru biljne stanice. Ya. E. Purkine uveo je koncept protoplazme - tekućeg želatinoznog staničnog sadržaja.

Njemački botaničar M. Schleiden prvi je došao do zaključka da svaka stanica ima jezgru. Utemeljiteljem CT-a smatra se njemački biolog T. Schwann (zajedno s M. Schleidenom), koji je 1839. godine objavio djelo “Mikroskopske studije o korespondenciji u građi i rastu životinja i biljaka”. Njegove odredbe:

1) stanica je glavna strukturna jedinica svih živih organizama (i životinja i biljaka);

2) ako bilo koja formacija vidljiva pod mikroskopom ima jezgru, tada se može smatrati stanicom;

3) proces stvaranja novih stanica uvjetuje rast, razvoj, diferencijaciju biljnih i životinjskih stanica.

Dodatke staničnoj teoriji napravio je njemački znanstvenik R. Virchow, koji je 1858. godine objavio svoje djelo “Celular Pathology”. Dokazao je da stanice kćeri nastaju diobom matičnih stanica: svaka stanica iz stanice. Krajem 19.st. mitohondriji, Golgijev kompleks i plastidi otkriveni su u biljnim stanicama. Nakon bojenja stanica koje se dijele posebnim bojama otkriveni su kromosomi. Suvremene odredbe CT-a

1. Stanica je osnovna jedinica građe i razvoja svih živih organizama, te je najmanja strukturna jedinica živog bića.

2. Stanice svih organizama (i jednostaničnih i višestaničnih) slične su po kemijskom sastavu, strukturi, osnovnim manifestacijama metabolizma i vitalne aktivnosti.

3. Razmnožavanje stanica događa se njihovom diobom (svaka nova stanica nastaje diobom matične stanice); U složenim višestaničnim organizmima stanice imaju različite oblike i specijalizirane su prema funkcijama koje obavljaju. Slične stanice tvore tkiva; tkiva se sastoje od organa koji tvore sustave organa; međusobno su usko povezani i podložni živčanim i humoralnim regulacijskim mehanizmima (kod viših organizama).

Važnost stanične teorije

Postalo je jasno da je stanica najvažnija komponenta živih organizama, njihova glavna morfofiziološka komponenta. Stanica je osnova višestaničnog organizma, mjesto odvijanja biokemijskih i fizioloških procesa u tijelu. Svi biološki procesi u konačnici se odvijaju na staničnoj razini. Stanična teorija omogućila je zaključak da su kemijski sastav svih stanica i opći plan njihove strukture slični, što potvrđuje filogenetsko jedinstvo cijelog živog svijeta.

2. Život. Svojstva žive tvari

Život je makromolekularni otvoreni sustav koji karakterizira hijerarhijska organizacija, sposobnost samoreprodukcije, samoodržanja i samoregulacije, metabolizma i fino reguliranog protoka energije.

Svojstva živih struktura:

1) samoobnavljanje. Osnovu metabolizma čine uravnoteženi i međusobno jasno povezani procesi asimilacije (anabolizam, sinteza, stvaranje novih tvari) i disimilacije (katabolizam, raspadanje);

2) samoreprodukcija. U tom smislu, žive strukture se stalno reproduciraju i ažuriraju, ne gubeći svoje sličnosti s prethodnim generacijama. Nukleinske kiseline su sposobne pohranjivati, prenositi i reproducirati nasljedne informacije, kao i implementirati ih kroz sintezu proteina. Informacije pohranjene na DNA prenose se na proteinsku molekulu pomoću RNA molekula;

3) samoregulacija. Na temelju ukupnosti tokova materije, energije i informacija kroz živi organizam;

4) razdražljivost. Povezan je s prijenosom informacija izvana u bilo koji biološki sustav i odražava reakciju ovog sustava na vanjski podražaj. Zahvaljujući podražljivosti, živi organizmi mogu selektivno reagirati na uvjete okoline i iz nje izvlačiti samo ono što im je potrebno za postojanje;

5) održavanje homeostaze - relativna dinamička postojanost unutarnjeg okruženja tijela, fizičkih i kemijskih parametara postojanja sustava;

6) strukturna organizacija - uređenost živog sustava, otkrivena tijekom istraživanja - biogeocenoze;

7) adaptacija – sposobnost živog organizma da se stalno prilagođava promjenjivim uvjetima postojanja u okolišu;

8) reprodukcija (razmnožavanje). Budući da život postoji u obliku pojedinačnih živih sustava, a postojanje svakog takvog sustava je strogo vremenski ograničeno, održavanje života na Zemlji povezano je s reprodukcijom živih sustava;

9) nasljednost. Osigurava kontinuitet između generacija organizama (na temelju protoka informacija). Zahvaljujući nasljeđu, s koljena na koljeno prenose se osobine koje osiguravaju prilagodbu okolišu;

10) varijabilnost - zbog varijabilnosti živi sustav dobiva karakteristike koje su mu prije bile neuobičajene. Prije svega, varijabilnost je povezana s pogreškama tijekom reprodukcije: promjene u strukturi nukleinskih kiselina dovode do pojave novih nasljednih informacija;

11) individualni razvoj (proces ontogeneze) - utjelovljenje početnih genetskih informacija ugrađenih u strukturu molekula DNA u radne strukture tijela. Tijekom tog procesa pojavljuje se takvo svojstvo kao što je sposobnost rasta, što se izražava povećanjem tjelesne težine i njegove veličine;

12) filogenetski razvoj. Na temelju progresivne reprodukcije, nasljeđa, borbe za opstanak i selekcije. Kao rezultat evolucije pojavio se ogroman broj vrsta;

13) diskretnost (diskontinuitet) i ujedno cjelovitost. Život je predstavljen skupom pojedinačnih organizama ili jedinki. Svaki je organizam, pak, također diskretan, jer se sastoji od skupa organa, tkiva i stanica.

Kako biste koristili preglede prezentacija, kreirajte Google račun i prijavite se na njega: https://accounts.google.com

Naslovi slajdova:

Povijest proučavanja stanica. Stanična teorija.

Ispunite tablicu: “Glavne faze u razvoju stanične teorije” Godina Znanstvenik Doprinos razvoju teorije

Povijest proučavanja stanica Povijest proučavanja stanica neraskidivo je povezana s razvojem mikroskopske tehnologije i istraživačkih metoda. Čovjek je uspio proniknuti u tajnu stanične građe tek zahvaljujući izumu mikroskopa krajem 16. stoljeća.

Zachary Jansen 1590. Kombinirajući dvije leće zajedno, prvi je izumio primitivni mikroskop

Robert Hooke 1665. prvi je opisao strukturu kore hrasta plutnjaka i stabljike biljke te je u znanost uveo pojam “stanica”.

Antoni van Leeuwenhoek poboljšao je mikroskop. Promatrao i skicirao brojne protozoe, spermije, bakterije, crvena krvna zrnca i njihovo kretanje u kapilarama. Otkrivene bakterije. Druga polovica 17. stoljeća

Karl Baer 1827. Otkrio jaje sisavaca. Zaključak: svaki se organizam razvija iz jedne stanice

Robert Brown 1831-1833 Otkrio je jezgru u biljnim stanicama – najvažniji sastavni dio stanice.

Stanična teorija Godine 1839. Theodor Schwann objavio je u Berlinu knjigu “Mikroskopske studije o korespondenciji u strukturi i rastu životinja i biljaka” u kojoj je formulirao staničnu teoriju.

Pri stvaranju stanične teorije T. Schwann je pošao od otkrića M. Schleidena 1838. o staničnoj građi biljaka i homologiji podrijetla stanica.

Prva verzija stanične teorije Svi organizmi, i biljni i životinjski, sastoje se od najjednostavnijih dijelova – stanica. Stanica je individualna samostalna cjelina. U jednom organizmu sve stanice djeluju zajedno, tvoreći skladnu cjelinu.

Rudolf Virchow 1858. Dokazao da stanice nastaju iz stanica razmnožavanjem, što je dopunilo staničnu teoriju.

19. st. Otkrivene su osnovne strukture stanica. Proučavao se proces diobe stanica. A. Weisman je utvrdio: pohranjivanje i prijenos nasljednih karakteristika u stanici vrši se pomoću jezgre.

Osnovne odredbe stanične teorije na sadašnjem stupnju razvoja biologije

Stanica je elementarna jedinica živih bića. Stanica je najmanja strukturna i funkcionalna jedinica živih bića i otvoren je, samoregulirajući, samoreproduktivni sustav. Izvan ćelije nema života.

Sve su stanice slične po svom kemijskom sastavu i imaju opći strukturni plan. Stanice također imaju specifične značajke povezane s obavljanjem posebnih funkcija i proizlaze iz stanične diferencijacije.

Stanica dolazi samo iz stanice.

Višestanični organizmi složeno su organizirani integrirani sustavi koji se sastoje od stanica koje međusobno djeluju.

Slična stanična struktura organizama dokaz je da sva živa bića imaju isto podrijetlo.

Domaća zadaća § 2.1 str. 24 – 28.

O temi: metodološki razvoj, prezentacije i bilješke

Lekcija prezentacije razvijena je pomoću računalne tehnologije, glavni teorijski materijal odražava se u prezentaciji. Provođenje lekcije u takvom nestandardnom obliku pomaže povećati motivaciju...

Tema lekcije: Kavez. Stanična teorija građe organizama. (10. razred kemijsko-bioskupina) Vrsta sata: dvonamjenski sat (sat usustavljivanja i generaliziranja znanja, primjene znanja, vještina i sposobnosti) Nastavne metode...

Stanična teorija- jedna od općeprihvaćenih bioloških generalizacija koja potvrđuje jedinstvo načela strukture i razvoja svijeta biljaka, životinja i drugih živih organizama sa staničnom građom, u kojoj se stanica smatra jedinstvenim strukturnim elementom živih organizama. .

Stanična teorija je temeljna teorija za biologiju, formulirana sredinom 19. stoljeća, koja je dala osnovu za razumijevanje zakonitosti živog svijeta i za razvoj evolucijskog učenja. Matthias Schleiden i Theodor Schwann formulirali su staničnu teoriju na temelju mnogih studija o stanici (1838.). Rudolf Virchow ga je kasnije (1858.) dopunio najvažnijim stavom (svaka stanica dolazi iz druge stanice).

Schleiden i Schwann, sumirajući postojeće znanje o stanici, dokazali su da je stanica osnovna jedinica svakog organizma. Životinjske, biljne i bakterijske stanice imaju sličnu strukturu. Kasnije su ti zaključci postali temelj za dokazivanje jedinstva organizama. T. Schwann i M. Schleiden uveli su u znanost temeljni pojam stanice: izvan stanica nema života. Stanična teorija se svaki put nadopunjavala i uređivala.

Odredbe Schleiden-Schwannove stanične teorije

∙ Sve životinje i biljke sastoje se od stanica.

∙ Biljke i životinje rastu i razvijaju se nastankom novih stanica.

∙ Stanica je najmanja jedinica živih bića, a cijeli organizam skup je stanica.

∙ Osnovne odredbe moderne stanične teorije[uredi | uredi izvorni tekst]

∙ Stanica je elementarna, funkcionalna jedinica građe svih živih bića. (osim virusa koji nemaju staničnu strukturu)

∙ Stanica je jedan sustav; uključuje mnoge prirodno povezane elemente, koji predstavljaju cjelovitu formaciju koja se sastoji od konjugiranih funkcionalnih jedinica - organela.

∙ Stanice svih organizama su homologne.

∙ Stanica nastaje samo diobom matične stanice.

∙ Višestanični organizam složen je sustav mnogih stanica koje su ujedinjene

I integrirani u sustave međusobno povezanih tkiva i organa.

∙ Stanice višestaničnih organizama su totipotentne.

Metode proučavanja stanica.

1. Metoda svjetlosne mikroskopije.

Rezolucija svjetlosnog mikroskopa je ~0,1 - 0,2 mikrometra.

Vrste svjetlosne mikroskopije: fazno kontrastna, fluorescentna i polarizacijska mikroskopija.

2. Metoda elektronske mikroskopije. Rezolucija ~0,10 nanometara.Metode proučavanja fiksnih stanica.

3. Histološke metode.

Metode fiksacije, priprema preparata s njihovim naknadnim bojenjem.

4. Citokemijske metode su selektivno bojenje različitih kemijskih elemenata (sastojaka) stanice (DNA, protein...).

5. Morfološke metode su kvantitativne metode koje proučavaju parametre osnovnih staničnih struktura.

6. Metoda označenih izotopa.

Koriste se teški atomi ugljika ili vodika. Ovi označeni atomi uključeni su u prekursore za sintezu određenih molekula. Na primjer: tijekom sinteze DNA koristi se označeni timidin H3, prekursor timina.

7. Za otkrivanje oznake u citologiji koristi se metoda autoradiografije. Histološki preparati se izrađuju i premazuju fotoemulzijom u mraku, drže određeno vrijeme na određenoj temperaturi, zatim se preparati razvijaju fotoreagensima, a oznaka se otkriva u obliku zrna srebra. Ova metoda je korištena za određivanje parametara mitodnog ciklusa.

8. Metoda frakcioniranja stanica omogućuje proučavanje unutarstaničnih komponenti. Stanice se uništavaju, stavljaju u posebne centrifuge, a različite stanične komponente se talože različitim brzinama centrifugiranja.

9. Metoda difrakcije X-zraka koristi se za proučavanje kristalne rešetke jezgre atoma.

Metode proučavanja živih stanica.

10. Metoda stanične strukture omogućuje vam proučavanje žive stanice.

11. Mikrokirurška metoda. Na primjer: implantacija mikroelektrode.

12. Metode kloniranja.

11. Stanična jezgra, njezina organizacija, namjena. Nuklearni kromatin.

Jezgra (latinski nucleus) jedna je od strukturnih komponenti eukariotske stanice, koja sadrži genetske informacije (molekule DNA) i obavlja sljedeće funkcije:

1) pohranjivanje i reprodukcija genetskih informacija 2) regulacija metaboličkih procesa koji se odvijaju u stanici

Oblik jezgre uvelike ovisi o obliku stanice; može biti potpuno nepravilan. Postoje kuglaste i višerežnjeve jezgre. Invaginacije i izraštaji jezgrene membrane značajno povećavaju površinu jezgre i time jačaju povezanost jezgrinih i citoplazmatskih struktura i tvari.

Građa jezgre Jezgra je okružena ljuskom koja se sastoji od dvije membrane tipične građe.

Vanjska nuklearna membrana na površini okrenutoj prema citoplazmi prekrivena je ribosomima, unutarnja membrana je glatka.

Jezgrina ovojnica je dio sustava stanične membrane. Izdanci vanjske nuklearne membrane spajaju se s kanalima endoplazmatskog retikuluma, tvoreći jedinstveni sustav komunikacijskih kanala. Metabolizam između jezgre i citoplazme odvija se na dva glavna načina. Prvo, jezgrinu ovojnicu probijaju brojne pore kroz koje se izmjenjuju molekule između jezgre i citoplazme. Drugo, tvari iz jezgre u citoplazmu i natrag mogu ući zbog oslobađanja invaginacija i izraslina nuklearne membrane. Unatoč aktivnoj izmjeni tvari između jezgre i citoplazme, nuklearni omotač ograničava nuklearni sadržaj iz citoplazme, čime se osiguravaju razlike u kemijskom sastavu jezgrinog soka i citoplazme. To je neophodno za normalno funkcioniranje jezgrinih struktura.

Sadržaj jezgre dijeli se na jezgrin sok, kromatin i jezgricu.

U živoj stanici nuklearni sok se pojavljuje kao masa bez strukture koja ispunjava praznine između struktura jezgre. Nuklearni sok sadrži različite proteine, uključujući većinu nuklearnih enzima, proteine ​​kromatina i ribosomske proteine. Nuklearni sok također sadrži slobodne nukleotide potrebne za izgradnju molekula DNA i RNA, aminokiseline, sve vrste RNA, kao i produkte aktivnosti jezgrice i kromatina, zatim se transportiraju iz jezgre u citoplazmu.

Kromatin (grč. chroma - boja, boja) je naziv za nakupine, granule i mrežaste strukture jezgre, koje su intenzivno obojene nekim bojama i po obliku se razlikuju od jezgrice. Kromatin sadrži DNK i proteine ​​i predstavlja spiralizirane i zbijene dijelove kromosoma. Spiralni dijelovi kromosoma su genetski neaktivni.

Njihovu specifičnu ulogu - prijenos genetske informacije - mogu obavljati samo despiralizirani-odvrnuti dijelovi kromosoma, koji zbog svoje male debljine nisu vidljivi u svjetlosnom mikroskopu.

Treća struktura karakteristična za stanicu je jezgrica. To je gusto okruglo tijelo uronjeno u nuklearni sok. U jezgri različitih stanica, kao iu jezgri iste stanice, ovisno o njezinu funkcionalnom stanju, broj jezgrica može varirati od 1 do 5-7 ili više. Broj nukleola može premašiti broj kromosoma u setu; to se događa zbog selektivne reduplikacije gena odgovornih za sintezu rRNA. Jezgrice su prisutne samo u jezgrama koje se ne dijele, a tijekom mitoze nestaju zbog spiralizacije kromosoma i oslobađanja svih prethodno formiranih ribosoma u citoplazmu, a nakon završetka diobe ponovno se pojavljuju.

Jezgrica nije neovisna struktura jezgre. Nastaje oko regije kromosoma u kojoj je kodirana struktura rRNA. Ovaj dio kromosoma - gen - naziva se nukleolarni organizator (NO), a na njemu se odvija sinteza r-RNA.

Osim nakupljanja r-RNK, u jezgrici se stvaraju ribosomske podjedinice, koje zatim prelaze u citoplazmu i, kombinirajući se uz sudjelovanje Ca2+ kationa, tvore integralne ribosome sposobne sudjelovati u biosintezi proteina.

Dakle, jezgrica je nakupina r-RNA i ribosoma u različitim fazama formiranja, koja se temelji na dijelu kromosoma koji nosi gen - nukleolarni organizator, koji sadrži nasljedne informacije o strukturi r-RNA.

12.Građa i funkcije staničnih membrana.

Stanična membrana (ili citolema, ili plazmalema, ili plazma membrana) odvaja sadržaj bilo koje stanice od vanjskog okruženja, osiguravajući njegovu cjelovitost; regulira razmjenu između stanice i okoline; intracelularne membrane dijele stanicu u specijalizirane zatvorene odjeljke, odjeljke ili organele, u kojima se održavaju određeni okolišni uvjeti.

Sve biološke membrane imaju zajedničke strukturne značajke i svojstva. Trenutačno je općenito prihvaćen model tekućeg mozaika strukture membrane. Osnova membrane je lipidni dvosloj sastavljen uglavnom od fosfolipida. Fosfolipidi su trigliceridi u kojima je jedan ostatak masne kiseline zamijenjen ostatkom fosforne kiseline; dio molekule koji sadrži ostatke fosforne kiseline naziva se hidrofilna glava, dijelovi koji sadrže ostatke masne kiseline nazivaju se hidrofobni repovi. U membrani su fosfolipidi raspoređeni na strogo uređen način: hidrofobni repovi molekula okrenuti su jedni prema drugima, a hidrofilne glave okrenute su prema van, prema vodi.

Osim lipida, membrana sadrži proteine ​​(u prosjeku ≈ 60%). One određuju većinu specifičnih funkcija membrane (transport određenih molekula, kataliza reakcija, primanje i pretvaranje signala iz okoline itd.). Postoje: 1) periferni proteini (smješteni na vanjskoj ili unutarnjoj površini lipidnog dvosloja), 2) poluintegralni proteini (uronjeni u lipidni dvosloj na različite dubine), 3) integralni ili transmembranski proteini (prodiru kroz membranu , u kontaktu s vanjskim i s unutarnjim okolišem stanice). Integralni proteini se u nekim slučajevima nazivaju kanalotvorni ili kanalni proteini, budući da se mogu smatrati hidrofilnim kanalima kroz koje polarne molekule prolaze u stanicu (lipidna komponenta membrane ih ne propušta).

Membrana može sadržavati ugljikohidrate (do 10%). Ugljikohidratnu komponentu membrana predstavljaju oligosaharidni ili polisaharidni lanci povezani s proteinskim molekulama (glikoproteini) ili lipidi (glikolipidi). Ugljikohidrati su uglavnom smješteni na vanjskoj površini membrane. Ugljikohidrati osiguravaju receptorske funkcije membrane. U životinjskim stanicama glikoproteini tvore nadmembranski kompleks, glikokaliks, koji je debeo nekoliko desetaka nanometara. Sadrži mnogo staničnih receptora, a uz njegovu pomoć dolazi do adhezije stanica.

Molekule proteina, ugljikohidrata i lipida su pokretne, sposobne za kretanje u ravnini membrane. Debljina plazma membrane je približno 7,5 nm.

Funkcije membrana Membrane obavljaju sljedeće funkcije:

1. odvajanje staničnog sadržaja od vanjske sredine,

2. regulacija metabolizma između stanice i okoliša,

3. podjela stanice na odjeljke („odjeljke“),

4. mjesto lokalizacije "enzimskih transportera",

5. osiguravanje komunikacije između stanica u tkivima višestaničnih organizama (adhezija),

6. prepoznavanje signala.

Najvažnije svojstvo membrana je selektivna propusnost, tj. membrane su visoko propusne za neke tvari ili molekule, a slabo propusne (ili potpuno nepropusne) za druge. Ovo svojstvo je temelj regulatorne funkcije membrana, osiguravajući razmjenu tvari između stanice i vanjskog okruženja. Proces prolaska tvari kroz staničnu membranu naziva se transport tvari. Postoje: 1) pasivni transport - proces prolaska tvari koji se odvija bez utroška energije; 2) aktivni transport - proces prolaska tvari koji se javlja uz utrošak energije.

13. Nukleinske kiseline. DNA, njezina struktura i uloga u stanici.

Nukleinske kiseline su biopolimeri živih organizama koji sadrže fosfor koji osiguravaju pohranjivanje i prijenos nasljednih informacija. Otkrio ih je 1869. godine švicarski biokemičar F. Miescher u jezgri leukocita i spermi lososa. Naknadno su nukleinske kiseline pronađene u svim biljnim i životinjskim stanicama, virusima, bakterijama i gljivicama.

U prirodi postoje dvije vrste nukleinskih kiselina - deoksiribonukleinske kiseline (DNK) i ribonukleinske kiseline (RNA). Razlika u nazivima objašnjava se činjenicom da molekula DNA sadrži šećer s pet ugljika deoksiribozu, a molekula RNA sadrži ribozu. Trenutno je poznat veliki broj varijanti DNA i RNA, koje se međusobno razlikuju po strukturi i značaju u metabolizmu.

DNA se prvenstveno nalazi u kromosomima stanične jezgre (99% ukupne stanične DNA), kao i u mitohondrijima i kloroplastima. RNA je dio ribosoma; Molekule RNK također se nalaze u citoplazmi, matrici plastida i mitohondrijima.

Nukleotidi su strukturne komponente nukleinskih kiselina. Nukleinske kiseline su biopolimeri čiji su monomeri nukleotidi.

Nukleotidi su složene tvari. Svaki nukleotid sadrži dušikovu bazu, šećer s pet ugljika (ribozu ili deoksiribozu) i ostatak fosforne kiseline.

Postoji pet glavnih dušičnih baza: adenin, gvanin, uracil, timin i citozin. Prva dva su purini; njihove se molekule sastoje od dva prstena, prvi sadrži pet članova, drugi

Šest. Sljedeća tri su pirimidini i imaju jedan peteročlani prsten izvedeni su iz naziva odgovarajućih dušičnih baza; oba su označena velikim slovima: adenin - adenilat (A), gvanin - gvanilat (G), citozin - citidilat (C), timin - timidilat (T), uracil - uridilat (U).

Broj nukleotida u molekuli nukleinske kiseline varira – od 80 u molekulama prijenosne RNA do nekoliko stotina milijuna u DNA.

DNK. Molekula DNA sastoji se od dva polinukleotidna lanca, spiralno uvijena jedan u odnosu na drugi.

U Nukleotidni sastav molekule DNA uključuje četiri vrste dušičnih baza: adenin, gvanin, timin i citocin. U U polinukleotidnom lancu, susjedni nukleotidi međusobno su povezani kovalentnim vezama koje se stvaraju između fosfatne skupine jednog nukleotida i 3"-hidroksilne skupine pentoze drugog. Takve se veze nazivaju fosfodiester. Fosfatna skupina tvori most između 3 "-ugljik jednog pentoznog prstena i 5-ugljik sljedećeg. Okosnicu lanaca DNA čine ostaci šećernog fosfata (slika 1.2).

Iako DNK sadrži četiri vrste nukleotida, njihove različite sekvence duž dugog lanca rezultiraju velikom raznolikošću molekula. Polinukleotidni lanac DNA uvijen je u obliku spirale poput spiralnih stepenica i povezan s drugim, komplementarnim lancem, pomoću vodikovih veza koje se stvaraju između adenina i timina (dvije veze), te gvanina i citozina (tri veze). Nukleotidi A i T, G i C nazivaju se komplementarni.

U Zbog toga je u svakom organizmu broj adenilnih nukleotida jednak broju timidilnih nukleotida, a broj gvanilnih nukleotida jednak je broju citidilnih nukleotida. Taj se obrazac naziva "Chargaffovo pravilo". Zahvaljujući tom svojstvu slijed nukleotida u jednom lancu određuje njihov slijed u drugom. Ova sposobnost selektivnog spajanja nukleotida naziva se komplementarnost, a to je svojstvo u osnovi stvaranja novih molekula DNA na temelju izvorne molekule (replikacija, tj. udvostručenje).

Lanci u molekuli DNA su suprotnih smjerova (antiparalelni). Dakle, ako za jedan lanac odaberemo smjer od 3"-kraja do 5"-kraja, tada će drugi lanac s ovim smjerom biti orijentiran suprotno od prvog - od 5-kraja do 3"-kraja, drugim riječima, "glava" jednog lanca povezana je s "repom" drugog i obrnuto.

Model molekule DNA prvi su predložili 1953. američki znanstvenik J. Watson i Englez F. Crick na temelju podataka E. Chargaffa o omjeru purinskih i pirimidinskih baza molekula DNA i rezultata rendgenske strukturne analize. dobiveno

M. Wilkins i R. Franklin. Za razvoj dvolančanog modela molekule DNA Watson, Crick i Wilkins dobili su Nobelovu nagradu 1962. godine.

DNK je najveća biološka molekula. Duljina im se kreće od 0,25 (kod nekih bakterija) do 40 mm (kod čovjeka). Ovo je znatno veće od najveće proteinske molekule, koja, kada se razvije, doseže duljinu od najviše 100-200 nm. Masa molekule DNA je 6x10-12 g.

Promjer molekule DNA je 2 nm, korak spirale je 3,4 nm; Svaki zavoj spirale sadrži 10 pari nukleotida. Spiralnu strukturu održavaju brojne vodikove veze koje se javljaju između komplementarnih dušikovih baza i hidrofobnih interakcija. Molekule DNA eukariotskih organizama su linearne. Kod prokariota, DNK je, naprotiv, zatvorena u prsten i nema ni 3 ni 5 kraja.

Kada se uvjeti promijene, DNK se, poput proteina, može promijeniti. podvrgnuti denaturaciji, koja se naziva topljenje. S postupnim vraćanjem u normalne uvjete, DNK se renaturira. Funkcija DNK je pohranjivanje, prijenos i reprodukcija genetskih informacija kroz generacije. DNK bilo koje stanice kodira informacije o svim proteinima danog organizma, o tome koji će se proteini, kojim slijedom i u kojim količinama sintetizirati. Redoslijed aminokiselina u proteinima zapisan je u DNK takozvanim genetskim (tripletnim) kodom.

Glavno svojstvo DNK je njena sposobnost replikacije.

Replikacija je proces samodupliciranja molekula DNA, koji se odvija pod kontrolom enzima. Replikacija se događa prije svake nuklearne diobe. Započinje privremenim odmotavanjem spirale DNK pod djelovanjem enzima DNK polimeraze. Na svakom od lanaca nastalih nakon pucanja vodikovih veza sintetizira se lanac kćeri DNA po principu komplementarnosti. Materijal za sintezu su slobodni nukleotidi, koji se nalaze u jezgri (slika 1.3).

Dakle, svaki polinukleotidni lanac djeluje kao predložak za novi komplementarni lanac (dakle, proces udvostručenja molekula DNA pripada reakcijama sinteze predloška). Rezultat su dvije molekule DNK, od kojih svaka ima jedan lanac koji je ostao od roditeljske molekule (polovica), a drugi je novo sintetiziran. Štoviše, jedan novi lanac sintetiziran je kontinuirano, a drugi - prvi u obliku kratkih fragmenata zatim se spajaju u dugi lanac posebnim enzimom zvanim DNA ligaza. Kao rezultat replikacije, dvije nove molekule DNA su točna kopija originalne molekule.

Biološko značenje replikacije leži u točnom prijenosu nasljednih informacija iz stanice majke u stanice kćeri, što se događa tijekom diobe somatskih stanica.

14. Ribonukleinske kiseline, njihove vrste, struktura, namjena.

RNA. Struktura molekula RNA u mnogočemu je slična strukturi molekula DNA. Međutim, postoji niz značajnih razlika. U molekuli RNK umjesto deoksiriboze nukleotidi sadrže ribozu, a umjesto timidil nukleotida (T) nalazi se uridil nukleotid (U). Glavna razlika od DNK je u tome što je molekula RNK jednostruka. Međutim, njegovi nukleotidi su sposobni međusobno formirati vodikove veze (na primjer, u tRNA, rRNA molekulama), ali u ovom slučaju govorimo o unutarlančanoj vezi komplementarnih nukleotida. Lanci RNK mnogo su kraći od DNK.

Postoji nekoliko vrsta RNA u stanici, koje se razlikuju po molekularnoj veličini, strukturi, položaju u stanici i funkcijama:

1. Glasnička RNA (mRNA). Ova vrsta je najheterogenija po veličini i strukturi. mRNA je otvoreni polinukleotidni lanac. Sintetizira se u jezgri uz sudjelovanje enzima RNK polimeraza, komplementarna regiji DNK u kojoj se odvija njena sinteza. Unatoč relativno niskom sadržaju (3-5% stanične RNA), on obavlja važnu funkciju u stanici: služi kao matrica za sintezu proteina, prenoseći informacije o njihovoj strukturi iz molekula DNA. Svaki stanični protein kodiran je specifičnom mRNA, pa broj njihovih vrsta u stanici odgovara broju vrsta proteina.

2. Ribosomska RNA (rRNA). To su jednolančane nukleinske kiseline koje tvore ribosome u kompleksu s proteinima - organele na kojima se odvija sinteza proteina. Ribosomske RNA se sintetiziraju u jezgri. Podaci o njihovoj strukturi kodirani su u dijelovima DNA koji se nalaze u području sekundarne konstrikcije kromosoma. Ribosomske RNA čine 80% ukupne RNA u stanici jer postoji ogroman broj ribosoma u stanici. Ribosomske RNA imaju složenu sekundarnu i tercijarnu strukturu, tvoreći petlje na komplementarnim mjestima, što dovodi do samoorganizacije ovih molekula u tijelo složenog oblika. Ribosomi sadrže tri tipa rRNA kod prokariota i četiri tipa rRNA kod eukariota.

3. Transportna (transferna) RNK (tRNK) Molekula tRNK sastoji se u prosjeku od 80 nukleotida. Sadržaj tRNA u stanici je oko 15% ukupne RNA. Funkcija tRNA je transport aminokiselina do mjesta sinteze proteina. Broj različitih vrsta tRNA u stanici je malen(20-60). Svi oni imaju sličnu prostornu organizaciju. Zahvaljujući intralančanim vodikovim vezama, molekula tRNA dobiva karakterističnu sekundarnu strukturu koja se naziva djetelina. Trodimenzionalni model tRNA izgleda nešto drugačije. Postoje četiri petlje u tRNA: akceptorska petlja (služi kao mjesto za vezanje aminokiselina), antikodonska petlja (prepoznaje kodon u mRNA tijekom translacije) i dvije bočne petlje.

15.Organske tvari u stanicama, njihova namjena.

U Stanica sadrži široku paletu organskih spojeva, različite strukture i funkcije. Organske tvari mogu biti male molekulske mase (aminokiseline, šećeri, organske kiseline, nukleotidi, lipidi itd.) i velike molekularne mase. Većina visokomolekularnih organskih spojeva u stanicama su biopolimeri. Polimeri su molekule koje se sastoje od velikog broja ponavljajućih jedinica - monomera, međusobno povezanih kovalentnim vezama. Biopolimerima, tj. Polimeri koji čine stanicu uključuju proteine, polisaharide i nukleinske kiseline.

Posebnu skupinu organskih staničnih spojeva čine lipidi (masti i mastima slične tvari). Svi su oni hidrofobni spojevi, tj. netopljivi u vodi, ali topljivi u nepolarnim organskim otapalima (kloroform, benzen, eter) U lipide spadaju neutralne masti, fosfolipidi, voskovi, steroidi i neki drugi spojevi. Funkcije lipida u živim organizmima su raznolike. Fosfolipidi su prisutni u svim stanicama, obavljajući strukturnu funkciju kao osnova bioloških membrana. Steroidni kolesterol važna je komponenta membrana kod životinja. Neutralne masti i neki drugi lipidi osiguravaju energetsku funkciju. Akumuliraju se u živim organizmima kao rezervne hranjive tvari. Oksidacijom 1 g masti oslobađa se 38 kJ energije, što je dvostruko više od oksidacije iste količine glukoze. Energetska funkcija masti povezana je s njihovom skladišnom funkcijom. Značajan dio energetskih rezervi tijela pohranjen je u obliku masti. Osim toga, masti služe kao izvor vode, koja se oslobađa tijekom njihove oksidacije. Ovo je posebno važno za pustinjske životinje koje imaju nedostatak vode. Na primjer, masne naslage nalaze se u grbi deve. Brojni lipidi imaju zaštitnu funkciju. Kod sisavaca potkožno masno tkivo djeluje kao toplinski izolator. Vosak štiti perje i životinjsku dlaku od vlaženja. Brojni lipidi obavljaju regulatornu funkciju u tijelu. Na primjer, hormoni kore nadbubrežne žlijezde po svojoj su kemijskoj prirodi steroidi. Neki lipidi aktivno sudjeluju u metabolizmu, na primjer vitamini A, D, E i K topljivi u mastima.

Ugljikohidrati (šećeri, saharidi) su spojevi opće kemijske formule Cn(H2O)n. Na temelju broja karika u polimernom lancu postoje tri glavne klase ugljikohidrata: monosaharidi (jednostavni šećeri), oligosaharidi (sastoje se od 2-10 molekula jednostavnih šećera) i polisaharidi (sastoje se od više od 10 molekula jednostavnih šećera) . Ovisno o broju ugljikovih atoma uključenih u monosaharid, razlikuju se trioze, tetroze, pentoze, heksoze i heptoze.

U U prirodi su najzastupljenije heksoze (glukoza i fruktoza) i pentoze (riboza i deoksiriboza). Glukoza je glavni izvor energije za stanicu; potpunom oksidacijom 1 g glukoze oslobađa se 17,6 kJ energije. Riboza i deoksiriboza dio su nukleinskih kiselina. Od oligosaharida najčešći disaharidi su maltoza (sladni šećer), laktoza (mliječni šećer) i saharoza (repin šećer). Monosaharidi i disaharidi vrlo su topljivi u vodi i slatkog su okusa. Polisaharidi imaju veliku molekulsku masu, nemaju sladak okus i netopljivi su u vodi. Oni su biopolimeri. Najčešći polisaharidi u prirodi uključuju polimere glukoze škrob, glikogen i celulozu, kao i hitin koji se sastoji od ostataka glukozamina. Škrob je glavna skladišna tvar u biljkama, glikogen u životinjama. Celuloza i hitin obavljaju zaštitnu funkciju, osiguravajući snagu integumenta biljaka, životinja i gljiva. Dakle, glavne funkcije ugljikohidrata u prirodi su energetska, skladišna i strukturna.

Proteini su biopolimeri čiji su monomeri aminokiseline. U stvaranju proteina sudjeluje 20 različitih aminokiselina. Aminokiseline u proteinskim molekulama povezane su kovalentnim peptidnim vezama. Molekula proteina može sadržavati do nekoliko tisuća aminokiselina. Postoje 4 razine prostorne organizacije proteinskih molekula. Slijed aminokiselina u polipeptidnom lancu naziva se primarna struktura proteina. Primarna struktura molekule svakog proteina je jedinstvena i određuje njegovu prostornu organizaciju, svojstva i funkcije u stanici. Sekundarna struktura proteina određena je presavijanjem lanca aminokiselina u specifične strukture koje se nazivaju a-heliks i b-list. Sekundarnu strukturu proteina tvore vodikove veze. Tercijarna struktura nastaje uvijanjem polipeptidnog lanca s elementima sekundarne strukture u zavoj (globulu) i održava se ionskim, hidrofilnim i kovalentnim (disulfidnim) vezama između različitih aminokiselinskih ostataka.

Kvartarna struktura karakteristična je za proteine ​​koji se sastoje od nekoliko polipeptidnih lanaca. Gubitak strukturne organizacije proteinske molekule, na primjer zbog zagrijavanja, naziva se denaturacija. Denaturacija može biti reverzibilna i ireverzibilna. Kod reverzibilne denaturacije može doći do poremećaja kvaternarne, tercijarne i sekundarne strukture proteina, ali primarna struktura nije poremećena, a kada se vrate normalni uvjeti, zbog toga je moguća renaturacija - vraćanje normalne konfiguracije. Kada je primarna struktura oštećena, denaturacija je nepovratna.

Najvažnija funkcija proteina je katalitička. Svi enzimi i biološki katalizatori su proteini. Zahvaljujući enzimima, brzina kemijskih reakcija u stanici povećava se milijune puta. Enzimi su vrlo specifični: svaki enzim katalizira određenu vrstu kemijske reakcije u stanici. Zahvaljujući enzimima moguće su sve metaboličke reakcije koje se odvijaju u živim organizmima.

Nukleinske kiseline (vidi pitanje 13 gore)

16. Minerali u stanicama, njihova uloga, namjena. Osmotski procesi u biljnim i životinjskim stanicama.

Ovisno o sadržaju u organizmu, minerali se dijele u 3 skupine: makroelementi, mikroelementi i ultramikroelementi.

Makronutrijenti su skupina anorganskih kemikalija prisutnih u tijelu od nekoliko desetaka grama do više od kilograma. Preporučeni dnevni unos je veći od 200 mg. To uključuje kalcij, magnezij, fosfor, kalij, natrij, klor i sumpor. Makroelementi osiguravaju normalno funkcioniranje svih sustava i organa, od njih su "izgrađene" stanice tijela. Bez njih metabolizam u ljudskom tijelu nije moguć.

Mikroelementi uključuju mineralne tvari čiji se sadržaj u tijelu kreće od nekoliko grama do desetinki grama. Potreba za njima se računa u miligramima, ali oni sudjeluju u biokemijskim procesima i neophodni su organizmu. Tu spadaju: željezo, bakar, mangan, cink, kobalt, jod, fluor, krom, molibden, vanadij, nikal, stroncij, silicij i selen. Nedavno se počeo koristiti pojam mikronutrijent, posuđen iz europskih jezika.

Ultramikroelementi se nalaze u tijelu u neznatnim količinama, ali imaju visoku biološku aktivnost. Glavni predstavnici su zlato, olovo, živa, srebro, radij, rubidij, uran. Neki od njih razlikuju se ne samo po niskom sadržaju u običnoj hrani, već i po svojoj toksičnosti ako se konzumiraju u relativno velikim dozama. MINERALNE TVARI - ULOGA U TIJELU Minerali imaju veliku i raznoliku ulogu u ljudskom organizmu. Oni su dio njegove strukture i obavljaju veliki broj važnih funkcija.

1. Regulirajte metabolizam vode i soli.

2. Održavaju osmotski tlak u stanicama i međustaničnim tekućinama.

3. Održavajte acidobaznu ravnotežu.

4. Osigurati normalno funkcioniranje živčanog i srčanog sustava-krvožilni, probavni i drugi sustavi.

5. Omogućuju procese hematopoeze i zgrušavanja krvi.

6. Oni su dio ili aktiviraju djelovanje enzima, hormona, vitamina i tako sudjeluju u svim vrstama metabolizma.

7. Oni reguliraju transmembranski potencijal neophodan za normalno funkcioniranje stanica, provođenje živčanih impulsa i kontrakciju mišićnih vlakana.

8. Održava strukturni integritet tijela.

9. Sudjeluju u izgradnji tjelesnih tkiva, posebice kostiju, gdje su fosfor i kalcij glavne strukturne komponente.

10. Oni održavaju normalan sastav soli krvi i sudjeluju u strukturi elemenata koji ga tvore.

11. Utječu na zaštitne funkcije tijela, njegov imunitet.

12. Neophodan su dio hrane, a njihov dugotrajni nedostatak ili višak u prehrani dovodi do poremećaja metabolizma, pa čak i bolesti.

Osmotski se odnosi na pojave koje se javljaju u sustavu koji se sastoji od dvije otopine odvojene polupropusnom membranom. U biljnoj stanici ulogu polupropusnih filmova imaju granični slojevi citoplazme: plazmalema i tonoplast.

Plazmolema je vanjska membrana citoplazme uz staničnu membranu. Tonoplast je unutarnja membrana citoplazme koja okružuje vakuolu. Vakuole su šupljine u citoplazmi ispunjene staničnim sokom – vodenom otopinom ugljikohidrata, organskih kiselina, soli, proteina niske molekularne težine i pigmenata.

Koncentracija tvari u staničnom soku iu vanjskom okolišu (tlo, vodena tijela) obično nije ista. Ako je unutarstanična koncentracija tvari veća nego u vanjskom okolišu, voda iz okoliša će difundirati u stanicu, točnije u vakuolu, većom brzinom nego u suprotnom smjeru, tj. iz stanice u okoliš. Što je veća koncentracija tvari sadržana u staničnom soku, to je jača sila usisavanja - sila kojom stanica<всасывает воду>. S povećanjem volumena staničnog soka, zbog ulaska vode u stanicu, povećava se njezin pritisak na citoplazmu koja tijesno priliježe uz membranu. Kada je stanica potpuno zasićena vodom, ima svoj maksimalni volumen. Stanje unutarnje stanične napetosti uzrokovano visokim

sadržaj vode i razvijanje pritiska sadržaja stanice na njezinu membranu naziva se turgor. Turgor osigurava da organi zadrže svoj oblik (primjerice listovi, neodrvjele stabljike) i položaj u prostoru, kao i njihovu otpornost na djelovanje mehaničkih čimbenika. Ako se stanica nalazi u hipertoničnoj otopini čija je koncentracija veća od koncentracije staničnog soka, tada će brzina difuzije vode iz staničnog soka biti veća od brzine difuzije vode u stanicu iz okolne otopine. Zbog oslobađanja vode iz stanice smanjuje se volumen staničnog soka i smanjuje se turgor. Smanjenje volumena stanične vakuole popraćeno je odvajanjem citoplazme od membrane - dolazi do plazmolize.

17. Biosinteza proteina u stanicama.

Biosinteza proteina odvija se u svakoj živoj stanici. Najaktivniji je u mladim rastućim stanicama, gdje se sintetiziraju proteini za izgradnju njihovih organela, kao iu sekretornim stanicama, gdje se sintetiziraju proteini enzima i proteini hormona.

Glavnu ulogu u određivanju strukture proteina ima DNA. Dio DNK koji sadrži informacije o strukturi jednog proteina naziva se gen. Molekula DNK sadrži nekoliko stotina gena. Molekula DNA sadrži kod za slijed aminokiselina u proteinu u obliku specifično podudarnih nukleotida. DNK kod je gotovo u potpunosti dešifriran. Njegova suština je sljedeća. Svaka aminokiselina odgovara dijelu lanca DNA koji se sastoji od tri susjedna nukleotida.

Na primjer, T-T-T odjeljak odgovara aminokiselini lizinu, A-C-A odjeljak odgovara cistinu, C-A-A valinu, itd. Postoji 20 različitih aminokiselina, broj mogućih kombinacija 4 nukleotida od 3 je 64. Stoga su tripleti obilno dovoljno za kodiranje svih aminokiselina.

Sinteza proteina je složen višefazni proces, koji predstavlja lanac sintetskih reakcija koje se odvijaju prema principu matrične sinteze.

Budući da se DNA nalazi u jezgri stanice, a sinteza proteina odvija se u citoplazmi, postoji posrednik koji prenosi informacije s DNA na ribosome. Ovaj glasnik je mRNA. : U biosintezi proteina određeni su sljedeći stupnjevi koji se odvijaju u različitim dijelovima stanice:

1. Prva faza je sinteza i-RNA se javlja u jezgri, tijekom koje se informacije sadržane u DNA genu prepisuju u i-RNA. Taj se proces naziva transkripcija (od latinskog "transkripta" - prepisivanje).

2. U drugoj fazi aminokiseline se spajaju s molekulama tRNA, koje se redom sastoje od tri nukleotida - antikodona, uz pomoć kojih se određuje njihov trostruki kodon.

3. Treća faza je proces izravne sinteze polipeptidnih veza, koji se naziva translacija. Javlja se u ribosomima.

4. U četvrtoj fazi dolazi do stvaranja sekundarne i tercijarne strukture proteina, odnosno do stvaranja konačne strukture proteina.

Dakle, u procesu biosinteze proteina nastaju nove proteinske molekule u skladu s točnom informacijom sadržanom u DNK. Tim procesom osigurava se obnavljanje proteina, metabolički procesi, rast i razvoj stanice, odnosno svi životni procesi stanice.

18. Metabolizam energije u stanicama.

Tijelo treba energiju za funkcioniranje. Biljke tijekom fotosinteze akumuliraju sunčevu energiju u organskoj tvari. U procesu energetskog metabolizma dolazi do razgradnje organskih tvari i oslobađanja energije kemijskih veza. Dijelom se raspršuje u obliku topline, a dijelom pohranjuje u molekulama ATP-a. U životinja se energetski metabolizam odvija u tri faze.

Prva faza je pripremna. Hrana ulazi u tijelo životinja i ljudi u obliku složenih visokomolekularnih spojeva. Prije ulaska u stanice i tkiva te tvari moraju se razgraditi na niskomolekularne tvari koje su pristupačnije staničnoj apsorpciji. U prvoj fazi dolazi do hidrolitičke razgradnje organskih tvari, koja se odvija uz sudjelovanje vode. Nastaje pod djelovanjem enzima u probavnom traktu višestaničnih životinja, u probavnim vakuolama jednostaničnih životinja te na staničnoj razini u lizosomima. Reakcije pripremne faze:

proteini + H20 -> aminokiseline + Q;

masti + H20 -> glicerol + više masne kiseline + Q; polisaharidi -> glukoza + Q.

U sisavaca i ljudi bjelančevine se u želucu i dvanaesniku pod djelovanjem enzima – peptidnih hidrolaza (pepsin, tripsin, kemotripsin) razgrađuju na aminokiseline. Razgradnja polisaharida počinje u usnoj šupljini pod djelovanjem enzima ptijalina, a zatim se nastavlja u dvanaesniku pod djelovanjem amilaze. Tamo se djelovanjem lipaze razgrađuju i masti. Sva oslobođena energija u ovom slučaju rasipa se u obliku topline.

Nastale niskomolekularne tvari ulaze u krv i dostavljaju se svim organima i stanicama. U stanicama ulaze u lizosom ili izravno u citoplazmu. Ako se cijepanje dogodi na staničnoj razini u lizosomima, tvar odmah ulazi u citoplazmu. U ovoj fazi se tvari pripremaju za unutarstaničnu razgradnju.

Drugi stupanj je oksidacija bez kisika. Drugi stupanj se provodi na staničnoj razini u nedostatku kisika. Nastaje u citoplazmi stanice. Razmotrimo razgradnju glukoze kao jedne od ključnih metaboličkih tvari u stanici. Sve ostale organske tvari (masne kiseline, glicerol, aminokiseline) uključene su u procese njegove transformacije u različitim fazama. Razgradnja glukoze bez kisika naziva se glikoliza. Glukoza prolazi niz uzastopnih transformacija (slika 16). Prvo se pretvara u fruktozu i fosforilira

Aktiviraju ga dvije ATP molekule i pretvaraju u fruktozu difosfat. Zatim se molekula ugljikohidrata sa šest ugljika razgrađuje na dva spoja s tri ugljika - dvije molekule glicerofosfata (trioza). Nakon niza reakcija, oni se oksidiraju, gubeći po dva atoma vodika, te se pretvaraju u dvije molekule pirogrožđane kiseline (PVA). Kao rezultat ovih reakcija sintetiziraju se četiri molekule ATP-a. Budući da su dvije molekule ATP-a inicijalno potrošene na aktivaciju glukoze, ukupni rezultat je 2 ATP-a. Dakle, energija koja se oslobađa tijekom razgradnje glukoze dijelom se skladišti u dvije molekule ATP-a, a dijelom se troši u obliku topline. Četiri atoma vodika koji su uklonjeni tijekom oksidacije glicerofosfata spajaju se s nosačem vodika NAD+ (nikotinamid dinukleotid fosfat). Isti je nosač vodika kao NADP+, ali je uključen u reakcije energetskog metabolizma.

Treća faza je biološka oksidacija, odnosno disanje. Ovaj stadij se događa samo u prisutnosti kisika i inače se naziva kisik. Javlja se u mitohondrijima.

Pirogrožđana kiselina iz citoplazme ulazi u mitohondrije, gdje gubi molekulu ugljičnog dioksida i pretvara se u octenu kiselinu, spajajući se s aktivatorom i nosačem koenzimom-A (slika 17). Rezultirajući acetil-CoA zatim ulazi u niz cikličkih reakcija. Produkti razgradnje bez kisika - mliječna kiselina, etilni alkohol - također se dalje mijenjaju i podvrgavaju oksidaciji s kisikom. Mliječna kiselina se pretvara u pirogrožđanu kiselinu ako nastaje zbog nedostatka kisika u životinjskim tkivima. Etilni alkohol se oksidira u octenu kiselinu i veže se na CoA.

Cikličke reakcije u kojima se pretvara octena kiselina nazivaju se ciklus di- i trikarboksilnih kiselina ili Krebsov ciklus, nazvan po znanstveniku koji je prvi opisao te reakcije. Kao rezultat niza sekvencijalnih reakcija dolazi do dekarboksilacije - uklanjanja ugljičnog dioksida i oksidacije - uklanjanja vodika iz dobivenih tvari. Ugljični

plin nastao tijekom dekarboksilacije PVC-a i u Krebsovom ciklusu oslobađa se iz mitohondrija, a zatim iz stanice i tijela tijekom disanja. Dakle, ugljikov dioksid nastaje izravno tijekom dekarboksilacije organskih tvari. Sav vodik koji je uklonjen iz intermedijarnih tvari spaja se s NAD+ prijenosnikom i nastaje NAD 2H. Tijekom fotosinteze, ugljični dioksid se spaja s intermedijarnim tvarima i reducira vodikom. Ovdje je proces obrnut.

Pratimo sada putanju molekula NAD 2H. Dolaze do krista mitohondrija, gdje se nalazi dišni lanac enzima. Na ovom lancu vodik se izdvaja iz nosača uz istovremeno uklanjanje elektrona. Svaka molekula reduciranog NAD 2H daje dva vodika i dva elektrona. Energija odstranjenih elektrona je vrlo visoka. Oni ulaze u respiratorni lanac enzima, koji se sastoji od proteina - citokroma. Krećući se kroz ovaj sustav kaskadno, elektron gubi energiju. Zbog te energije dolazi do sintetizacije molekula ATP-a u prisutnosti enzima ATP-aze. Istodobno s tim procesima, ioni vodika se pumpaju kroz membranu na njezinu vanjsku stranu. U procesu oksidacije 12 molekula NAD-2H, koje su nastale tijekom glikolize (2 molekule) i kao rezultat reakcija u Krebsovom ciklusu (10 molekula), sintetizira se 36 molekula ATP. Sinteza molekula ATP-a povezana s procesom oksidacije vodika naziva se oksidativna fosforilacija. Ovaj proces prvi je opisao ruski znanstvenik V.A.Engelhardt 1931. Konačni akceptor elektrona je molekula kisika koja ulazi u mitohondrije tijekom disanja. Atomi kisika na vanjskoj strani membrane prihvaćaju elektrone i postaju negativno nabijeni. Pozitivni ioni vodika spajaju se s negativno nabijenim kisikom u molekule vode. Podsjetimo, atmosferski kisik nastaje kao rezultat fotosinteze tijekom fotolize molekula vode, a vodik se koristi za redukciju ugljičnog dioksida. U procesu izmjene energije vodik i kisik se rekombiniraju i pretvaraju u vodu.

19. Organizacija nasljednog aparata u eukariotskim stanicama. Genom somatskih stanica. Genetski aparat eukariotske stanice nalazi se u jezgri i zaštićen je membranom. Eukariotska DNA je linearna, u omjeru 50/50 povezana s proteinima. Oni tvore kromosom. Za razliku od eukariota, DNA kod prokariota je kružna, gola (gotovo nije povezana s proteinima), nalazi se u posebnom području citoplazme - nukleoidu i odvojena je od ostatka citoplazme pomoću membrane. Eukariotska stanica se dijeli mitozom, mejozom ili kombinacijom tih metoda. Životni ciklus eukariota sastoji se od dvije nuklearne faze. Prva (haplofaza) razlikuje se po jednom nizu kromosoma. U drugoj fazi (diplofaza) dvije haploidne stanice spajaju se u diploidnu stanicu koja sadrži dvostruki niz kromosoma. Nakon nekoliko dioba stanica ponovno postaje haploidna.

U genomu postoje 24 različita kromosoma: njih 22 ne utječu na spol, a dva kromosoma (X i Y) određuju spol. Kromosomi od 1 do 22 označeni su brojevima prema smanjenju veličine. Somatske stanice obično imaju 23 para kromosoma: po jednu kopiju kromosoma 1 do 22 od svakog roditelja, kao i X kromosom od majke i Y ili X kromosom od oca. Ukupno se ispostavlja da somatska stanica sadrži 46 kromosoma.

20.Gen, genotip, homo i heterozigotnost. Genetska determinacija fenotipa. Gen je strukturna i funkcionalna jedinica nasljeđa živih organizama. Gen

je dio DNA koji specificira sekvencu specifičnog polipeptida ili funkcionalne RNA. Geni (točnije aleli gena) određuju nasljedna svojstva organizama koja se tijekom razmnožavanja prenose s roditelja na potomke. Istodobno, neke organele (mitohondriji, plastidi) imaju vlastitu DNA koja određuje njihove karakteristike, a koja nije dio genoma organizma.

Među nekim organizmima, uglavnom jednostaničnim, pronađen je horizontalni prijenos gena koji nije povezan s reprodukcijom.

Pojam "gen" skovao je 1909. danski botaničar Vilhelm Johansen, tri godine nakon što je izraz "genetika" skovao William Bateson.

Svojstva gena:

1. stabilnost - sposobnost održavanja strukture;

2. labilnost - sposobnost višestrukih mutacija;

3. višestruki alelizam – mnogi geni postoje u populaciji u višestrukim molekularnim oblicima;

4. alelnost - u genotipu diploidnih organizama postoje samo dva oblika gena;

5. specifičnost - svaki gen kodira svoje svojstvo;

6. pleiotropija - višestruki učinak gena;

7. ekspresivnost - stupanj izraženosti gena u svojstvu;

8. penetrantnost - učestalost manifestacije gena u fenotipu;

9. amplifikacija – povećanje broja kopija gena.

GENOTIP, svi geni organizma, koji zajedno određuju sva svojstva organizma – njegov fenotip. Ako je genom genetička karakteristika vrste, onda je genotip genetička karakteristika (konstitucija) određenog organizma. Pri proučavanju nasljeđivanja pojedinih svojstava ne nazivaju se svi geni genotipom, već samo oni koji određuju ta svojstva.

Genotip nije mehanički zbroj autonomnih, neovisno djelujućih gena, već složen i cjeloviti sustav – genotipska okolina u kojoj rad i implementacija svakog gena ovisi o utjecaju drugih gena. Dakle, uz interakciju alelnih gena, osim jednostavnih slučajeva dominacije i recesivnosti, moguća je nepotpuna dominacija, kodominacija (ispoljavanje dva alelna gena odjednom) i naddominantnost (jače očitovanje svojstva kod heterozigota u odnosu na homozigote). .

Pojedinci s istim genotipom, koji se razvijaju u različitim uvjetima okoliša, mogu imati različite fenotipove. S tim u vezi, genetika je razvila ideju norme reakcije, tj. Granice unutar kojih se fenotip određenog genotipa može promijeniti pod utjecajem različitih uvjeta okoline. Dakle, opseg fenotipske varijabilnosti također je određen genotipom, odnosno, drugim riječima, fenotip je rezultat interakcije genotipa i vanjske sredine. Dobivanje stanica i jedinki istog genotipa vegetativnim razmnožavanjem i kloniranjem važno je kako za rješavanje znanstvenih problema, tako i praktičnih problema u poljoprivredi, medicini i biotehnologiji.

Homozigotnost je stanje nasljednog aparata organizma u kojem homologni kromosomi imaju isti oblik određenog gena. Prijelaz gena u homozigotno stanje dovodi do manifestacije recesivnih alela u strukturi i funkciji tijela (fenotip), čiji je učinak, u heterozigotnosti, potisnut dominantnim alelima. Test za homozigotnost je odsutnost segregacije tijekom određenih vrsta križanja. Homozigotni organizam proizvodi samo jednu vrstu gameta za određeni gen.

Heterozigotnost je stanje svojstveno svakom hibridnom organizmu, u kojem njegovi homologni kromosomi nose različite oblike (alele) određenog gena ili se razlikuju u relativnom položaju gena. Pojam "heterozigotnost" prvi je uveo engleski genetičar W. Bateson 1902. Heterozigotnost nastaje kada se gamete različitog genetskog ili strukturnog sastava spoje u heterozigot. Strukturna heterozigotnost nastaje kada dođe do kromosomske reorganizacije jednog od homolognih kromosoma; može se naći u mejozi ili mitozi. Heterozigotnost se otkriva testnim križanjem. Heterozigotnost je u pravilu posljedica spolnog procesa, ali može nastati kao posljedica mutacije. Na

heterozigotnost, učinak štetnih i letalnih recesivnih alela potisnut je prisutnošću odgovarajućeg dominantnog alela i očituje se tek kada ovaj gen prijeđe u homozigotno stanje. Stoga je heterozigotnost široko rasprostranjena u prirodnim populacijama i očito je jedan od uzroka heterozisa. Učinak maskiranja dominantnih alela u heterozigotnosti razlog je postojanosti i širenja štetnih recesivnih alela u populaciji (tzv. heterozigotno nositeljstvo).

Fenotip (od grčke riječi phainotip - otkrivam, razotkrivam) je skup karakteristika svojstvenih pojedincu u određenom stupnju razvoja. Fenotip se formira na temelju genotipa, posredovan nizom okolišnih čimbenika. Kod diploidnih organizama u fenotipu se pojavljuju dominantni geni.

Fenotip je skup vanjskih i unutarnjih karakteristika organizma stečenih kao rezultat ontogeneze (individualnog razvoja).

Prvo, većina molekula i struktura kodiranih genetskim materijalom nisu uočljive u vanjskom izgledu organizma, iako su dio fenotipa. Primjerice, upravo je to slučaj s ljudskim krvnim grupama. Stoga bi proširena definicija fenotipa trebala uključivati ​​karakteristike koje se mogu otkriti tehničkim, medicinskim ili dijagnostičkim postupcima. Daljnja, radikalnija ekspanzija može uključivati ​​stečeno ponašanje ili čak utjecaj organizma na okoliš, a fenotip se može definirati kao "odnošenje" genetske informacije prema čimbenicima okoliša. U prvoj aproksimaciji možemo govoriti o dvije karakteristike fenotipa: a) broj smjerova uklanjanja karakterizira broj okolišnih čimbenika na koje je fenotip osjetljiv - dimenzija fenotipa; b) "udaljenost" uklanjanja karakterizira stupanj osjetljivosti fenotipa na dani okolišni čimbenik. Zajedno, ove karakteristike određuju bogatstvo i razvoj fenotipa. Što je fenotip multidimenzionalniji i osjetljiviji, što je fenotip udaljeniji od genotipa, to je bogatiji.

21. Genetski kod, njegova svojstva:

Genetski kod je sustav za raspored nukleotida u molekuli DNA koji kontrolira slijed aminokiselina u molekuli proteina.

U raznolikosti proteina koji postoje u prirodi, otkriveno je oko 20 različitih aminokiselina. Za šifriranje takvog broja njih dovoljan broj kombinacija nukleotida može se osigurati samo tripletnim kodom, u kojem je svaka aminokiselina šifrirana s tri susjedna nukleotida. U ovom slučaju od četiri nukleotida nastaje = 64 tripleta. Kod koji se sastoji od dva nukleotida omogućio bi šifriranje samo = 16 različitih aminokiselina.

1) iste aminokiseline mogu biti kodirane različitim tripletima (sinonimi kodona). Ovaj kod se zove degeneriran ili suvišan. Dvostruki tripleti razlikuju se u trećem nukleotidu.

2) U molekuli DNA svaki nukleotid je uključen samo u bilo koji kodon. Stoga DNK kod bez preklapanja. Kontinuitet– nukleotidni niz se čita triplet po triplet bez razmaka. Dok-vom nepreklapajućeg gen. Kod služi za zamjenu samo jedne aminokiseline u peptidu prilikom zamjene jednog nukleotida u DNA.

3) Specifičnost - Svaki triplet može kodirati samo jednu specifičnu aminokiselinu.

4) Svestranost ( potpuna podudarnost koda u različitim vrstama živih organizama.) genetski kod ukazuje na jedinstvo podrijetla cjelokupne raznolikosti živih oblika na Zemlji u procesu biološke evolucije.

Niz tripleta određuje redoslijed aminokiselina u proteinskoj molekuli, tj. javlja se kolinearnost. Drugim riječima, kolinearnost je svojstvo koje proizvodi niz aminokiselina u proteinu u kojem se odgovarajući kodoni nalaze u genu. To znači da položaj svake aminokiseline u polipeptidnom lancu ovisi o specifičnoj regiji gena. Genetski kod se smatra kolinearnim ako su kodoni nukleinskih kiselina i njihove odgovarajuće aminokiseline u proteinu smješteni u istom linearnom redoslijedu.

22. Struktura kromosoma, njihove vrste, klasifikacija u kariotipu čovjeka.

Pojam kromosom predložio je 1888. njemački morfolog W. Waldeyer, koji je njime označio intranuklearne strukture eukariotske stanice koje su dobro obojene osnovnim bojama (od grčkog kroma - boja, boja i soma - tijelo).

Chem. sastav kromosoma:

Sastoje se uglavnom od DNA i proteina, koji tvore nukleoproteinski kompleks nazvan kromatin, koji je dobio ime po svojoj sposobnosti da se boji osnovnim bojama. Kromatin se sastoji od dvije vrste proteina: histona i nehistonskih proteina.

Histoni su predstavljeni u pet frakcija: HI, H2A, H2B, NZ, H4. Budući da su bazični proteini s pozitivnim nabojem, vrlo se čvrsto vežu za molekule DNA, što onemogućuje čitanje bioloških informacija sadržanih u njima. To je njihova regulatorna uloga. Osim toga, ti proteini obavljaju strukturnu funkciju, osiguravajući prostornu organizaciju DNA u kromosomima.

Broj nehistonskih proteinskih frakcija prelazi 100. Među njima su enzimi za sintezu i obradu RNK, reduplikaciju i popravak DNK. Kiseli proteini kromosoma također imaju strukturne i regulatorne uloge. Osim DNA i proteina, kromosomi također sadrže RNA, lipide, polisaharide i metalne ione.

Kromosomska RNA je djelomično predstavljena produktima transkripcije koji još nisu napustili mjesto sinteze. Neke frakcije imaju regulatornu funkciju.

Regulacijska uloga komponenti kromosoma je zabraniti ili dopustiti kopiranje informacija iz molekule DNA.

Maseni omjeri DNA: histoni: nehistonski proteini: RNA: lipidi su 1:1:(0,2-0,5): (0,1-0,15):(0,01--0,03). Ostale komponente nalaze se u malim količinama.

Morfologija kromosoma

Svjetlosna mikroskopija. U prvoj polovici mitoze sastoje se od dvije kromatide međusobno povezane u području primarne konstrikcije (centromere ili kinetohore), posebno organiziranog područja kromosoma zajedničkog objema sestrinskim kromatidama. U drugoj polovici mitoze kromatide se odvajaju jedna od druge. Oni tvore jednostruke niti kćeri kromosoma raspoređene između stanica kćeri.

∙ jednaki kraci ili metacentrični (sa centromerom u sredini),

∙ nejednaki kraci, ili submetacentrični (s centromerom pomaknutom na jedan kraj),

∙ štapićast ili akrocentričan (s centromerom smještenom gotovo na kraju kromosoma),

∙ točka - vrlo mala, čiji je oblik teško odrediti

Skup svih strukturnih i kvantitativnih značajki cjelovitog skupa kromosoma karakterističnih za stanice određene vrste živog organizma naziva se kariotip.

Kariotip budućeg organizma nastaje tijekom spajanja dviju zametnih stanica (sperme i jajne stanice). U ovom slučaju, njihovi setovi kromosoma su kombinirani. Jezgra zrele zametne stanice sadrži polovicu skupa kromosoma (za ljude - 23). Takav pojedinačni skup kromosoma, sličan onima u zametnim stanicama, naziva se haploidnim i označava se s - n. Kada se jajna stanica oplodi spermijem, kariotip specifičan za vrstu ponovno se stvara u novom organizmu, što kod ljudi uključuje 46 kromosoma. Kompletan sastav kromosoma obične somatske stanice je diploidan (2n). U diploidnom skupu, svaki kromosom ima još jedan upareni kromosom slične veličine i položaja centromera. Takvi se kromosomi nazivaju homologni. Homologni kromosomi ne samo da izgledaju slično, već sadrže i gene odgovorne za ista svojstva.

Kariotip žene obično sadrži dva X kromosoma i može se napisati kao 46, XX. Kariotip čovjeka uključuje X i Y kromosome (46, XY). Sva preostala 22 para kromosoma nazivaju se

autosomi. Grupe autosoma:

∙ Grupa A uključuje 3 para najdužih kromosoma (1, 2, 3.);

∙ skupina B kombinira 2 para velikih submetacentričnih kromosoma (4 i 5.).

∙ skupina C, uključujući 7 parova submetacentričnih autosoma srednje veličine (sa 6. do 12.). Na temelju morfoloških značajki, kromosom X je teško razlikovati od ove skupine.

∙ Srednji akrocentrični kromosomi 13, 14 i Par 15 je u skupini D.

∙ Tri para malih submetacentričnih kromosoma čine skupinu E (16, 17 i 18.).

∙ Najmanji metacentrični kromosomi (19 i 20) čine skupinu F.

21. i 22. par kratkih akrocentričnih kromosoma uključeni su u skupinu G. Y kromosom je morfološki vrlo sličan autosomima ove skupine.

23. Kromosomska teorija T. Morgana.

Kromosomska teorija nasljeđa - teorija prema kojoj je prijenos nasljednih informacija kroz niz generacija povezan s prijenosom kromosoma, u kojima su geni smješteni u određenom i linearnom nizu.

1. Materijalni nositelji nasljeđa – geni nalaze se u kromosomima i u njima su smješteni linearno na određenoj međusobnoj udaljenosti.

2. Geni smješteni na istom kromosomu pripadaju istoj skupini povezivanja. Broj veznih skupina odgovara haploidnom broju kromosoma.

3. Osobine čiji su geni smješteni na istom kromosomu nasljeđuju se vezano.

4. U potomcima heterozigotnih roditelja, nove kombinacije gena smještenih u donjem paru kromosoma mogu nastati kao rezultat križanja tijekom procesa mejoze.

5. Učestalost križanja, određena postotkom križanih jedinki, ovisi o udaljenosti između gena.

6. Na temelju linearnog rasporeda gena na kromosomu i učestalosti crossing overa kao pokazatelja udaljenosti između gena mogu se konstruirati kromosomske karte.

Rad T. Morgana i njegovih kolega ne samo da je potvrdio važnost kromosoma kao glavnih nositelja nasljednog materijala predstavljenog pojedinačnim genima, već je također utvrdio linearnost njihovog položaja duž duljine kromosoma.

Dokaz povezanosti materijalnog supstrata nasljedstva i varijabilnosti s kromosomima bio je, s jedne strane, stroga korespondencija obrazaca nasljeđivanja znakova koje je otkrio G. Mendel s ponašanjem kromosoma tijekom mitoze, mejoze i oplodnje. S druge strane, u laboratoriju T. Morgana otkriven je poseban tip nasljeđivanja svojstava, koji je dobro objašnjen vezom odgovarajućih gena s X kromosomom. Govorimo o spolno vezanom nasljeđivanju boje očiju kod Drosophila.

Ideja o kromosomima kao nositeljima genskih kompleksa izražena je na temelju promatranja povezanog nasljeđivanja niza roditeljskih karakteristika međusobno tijekom njihova prijenosa kroz više generacija. Ovo povezivanje bezalternativnih svojstava objašnjeno je smještajem odgovarajućih gena na jednom kromosomu, što je prilično stabilna struktura koja čuva sastav gena tijekom generacija stanica i organizama.

Prema kromosomskoj teoriji nasljeđivanja, ukupnost gena koji čine jedan kromosom tvori grupa kvačila. Svaki kromosom je jedinstven

skup gena sadržanih u njemu. Broj veznih skupina u nasljednom materijalu organizama određene vrste je stoga određen brojem kromosoma u haploidnom setu njihovih zametnih stanica. Tijekom oplodnje formira se diploidni set, u kojem je svaka skupina veza predstavljena s dvije varijante - očevim i majčinim kromosomima, koji nose izvorne skupove alela odgovarajućeg genskog kompleksa.

Ideja o linearnom rasporedu gena na svakom kromosomu nastala je na temelju promatranja česte rekombinacije (razmjene) između genskih kompleksa majke i oca sadržanih u homolognim kromosomima. Utvrđeno je da je učestalost rekombinacije karakterizirana određenom postojanošću za svaki par gena u određenoj skupini veza te je različita za različite parove. Ovo opažanje omogućilo je sugeriranje veze između učestalosti rekombinacije i slijeda gena na kromosomu i procesa crossing overa koji se događa između homologa u profazi I mejoze (vidi odjeljak 3.6.2.3).

Ideja o linearnoj distribuciji gena dobro je objasnila ovisnost učestalosti rekombinacije o udaljenosti između njih u kromosomu.

Otkriće vezanog nasljeđivanja nealternativnih svojstava stvorilo je osnovu za razvoj tehnike za izradu genetskih mapa kromosoma pomoću hibridološke metode genetske analize.

Tako je početkom 20.st. Nepobitno je dokazana uloga kromosoma kao glavnog nositelja nasljednog materijala u eukariotskoj stanici. Potvrda za to dobivena je proučavanjem kemijskog sastava kromosoma.

24. Dioba somatskih stanica. Karakteristike faza mitoze.

Dioba somatske stanice i njezine jezgre (mitoza) popraćena je složenim višefaznim transformacijama kromosoma: 1) u procesu mitoze dolazi do udvostručenja svakog kromosoma na temelju komplementarne replikacije molekule DNA uz stvaranje dviju sestrinskih končaste kopije (kromatide) spojene na centromeri; 2) nakon toga se sestrinske kromatide odvajaju i jednako raspoređuju po jezgrama stanica kćeri.

Kao rezultat toga, identitet kromosomske garniture i genetskog materijala održava se u somatskim stanicama koje se dijele.

Posebno treba spomenuti neurone - visoko diferencirane postmitotske stanice koje se tijekom života ne dijele. Kompenzacijske sposobnosti neurona kao odgovor na djelovanje štetnih čimbenika ograničene su na unutarstaničnu regeneraciju i popravak DNA u nedijelećoj jezgri, što uvelike određuje specifičnost neuropatoloških procesa nasljedne i nenasljedne prirode.

Mitoza je složena dioba stanične jezgre, čiji biološki značaj leži u točnoj identičnoj raspodjeli kromosoma kćeri s genetskom informacijom koju sadrže između jezgri stanica kćeri; kao rezultat te diobe, jezgre stanica kćeri imaju skup kromosoma koji je po količini i kvaliteti identičan onom iz matične stanice.

Kromosomi su glavni supstrat nasljeđa; oni su jedina struktura za koju je dokazana neovisna sposobnost reduplikacije. Sve druge stanične organele sposobne za reduplikaciju provode je pod kontrolom jezgre. U tom smislu važno je održavati konstantan broj kromosoma i ravnomjerno ih rasporediti između stanica kćeri, što se postiže cjelokupnim mehanizmom mitoze. Ovu metodu diobe u biljnim stanicama otkrio je 1874. ruski botaničar I. D. Čistjakov, au životinjskim stanicama - 1878. ruski histolog P. I. Peremežko (1833.-1894.).

U U procesu mitoze (sl. 2.15), pet faza se odvija uzastopno: profaza, prometafaza, metafaza, anafaza i telofaza. Ove faze, neposredno slijedeće jedna za drugom, povezane su neprimjetnim prijelazima. Svaki prethodni određuje prijelaz u sljedeći.

U Kako se stanica počinje dijeliti, kromosomi poprimaju izgled klupka od mnogo tankih, slabo spiralnih niti. U to vrijeme svaki se kromosom sastoji od dvije sestrinske kromatide. Formiranje kromatida odvija se prema principu matrice u S-period mitotskog ciklusa kao posljedica replikacije DNA.

Na samom početku profaze, a ponekad i prije njenog početka, centriol se dijeli na dva dijela, a oni se divergiraju prema

polovi jezgre. Istovremeno, kromosomi prolaze kroz proces uvijanja (spiralizacije), uslijed čega se znatno skraćuju i zadebljaju. Kromatide se nešto udaljavaju jedna od druge, ostajući povezane samo centromerama. Pojavljuje se praznina između kromatida. Pred kraj profaze u životinjskim stanicama oko centriola nastaje zrakasti lik. Većina biljnih stanica nema centriole.

Do kraja profaze jezgrice nestaju, nuklearna membrana se otapa pod djelovanjem enzima iz lizosoma, a kromosomi bivaju uronjeni u citoplazmu. Istodobno se pojavljuje akromatski lik koji se sastoji od niti koje se protežu od polova ćelije (ako postoje centrioli, onda od njih). Akromatski filamenti pričvršćeni su na centromere kromosoma. Formira se karakterističan lik nalik vretenu. Elektronsko mikroskopske studije pokazale su da su niti vretena cijevi, tubule.

U prometafazi, u središtu stanice nalazi se citoplazma, koja ima beznačajnu viskoznost. Kromosomi uronjeni u njega usmjereni su prema ekvatoru stanice.

U metafazi su kromosomi u uređenom stanju na ekvatoru. Svi kromosomi su jasno vidljivi, zbog čega se proučavanje kariotipova (brojanje broja, proučavanje oblika kromosoma) provodi upravo u ovoj fazi. U to vrijeme svaki se kromosom sastoji od dvije kromatide, čiji su se krajevi razdvojili. Stoga su na metafaznim pločama (i idiogramima iz metafaznih kromosoma) kromosomi u obliku slova A. Proučavanje kromosoma provodi se upravo u ovoj fazi.

U anafazi je svaki kromosom uzdužno podijeljen cijelom svojom duljinom, uključujući i područje

centromere, točnije dolazi do divergencije kromatida koje tada postaju sestrinski, odnosno kćeri kromosomi. Imaju štapićast oblik, zakrivljen u području primarnog suženja. Vretenaste niti se kontrahiraju, pomiču prema polovima, a iza njih kromosomi kćeri počinju se razilaziti prema polovima. Njihova divergencija se provodi brzo i

svi u isto vrijeme, kao na zapovijed. To jasno pokazuju filmske snimke stanica koje se dijele. Burni procesi se također događaju u citoplazmi, koja na filmu podsjeća na kipuću tekućinu.

Tijekom telofaze kromosomi kćeri dosežu polove. Nakon toga kromosomi despiriraju, gube jasne obrise, a oko njih se stvaraju nuklearne membrane. Jezgra dobiva strukturu sličnu interfaznoj matičnoj stanici. Jezgrica je obnovljena.

25. Zametne stanice čovjeka, njihova građa. Vrste strukture jaja.

Za sudjelovanje u spolnom razmnožavanju u roditeljskim organizmima stvaraju se gamete - stanice specijalizirane za osiguranje generativne funkcije.

Spajanje majčinih i očinskih spolnih stanica dovodi do nastanka zigote – stanice koja je jedinka kćeri u prvoj, najranijoj fazi individualnog razvoja.

U Kod nekih organizama zigota nastaje kao rezultat spajanja gameta koje se po strukturi ne razlikuju. U takvim slučajevima govorimo o izogamija.

U U većini vrsta, prema strukturnim i funkcionalnim karakteristikama, spolne stanice se dijele na

majčina (jaja) i očinska (sperma). U pravilu jajašca i spermu proizvode različiti organizmi - ženski (ženke) i muški (muškarci). U diobi gameta na jajašca i spermu, te jedinki na ženke i muškarce, leži fenomen spolni dimorfizam (Slika 5.1; 5.2). Njegova prisutnost u prirodi odražava razlike u zadacima koje rješavaju u procesu spolne reprodukcije muške ili ženske gamete, muške ili ženske.

Ljudske muške spolne stanice – spermiji , ili spermatozoidi, dugi oko 70 mikrona, imaju glavu, vrat i rep.

Spermij je prekriven citolemom, koja u prednjem dijelu sadrži receptor koji osigurava prepoznavanje receptora jajašca.

Glava spermija uključuje malu gustu jezgru s haploidnim skupom kromosoma. Prednja polovica jezgre prekrivena je plosnatom vrećicom koja čini kapicu spermija. Sadrži akrosom (od grčkog asgo - vrh, soma - tijelo),

koji se sastoji od modificiranog Golgijevog kompleksa. Akrosom sadrži skup enzima. U jezgri ljudskog spermatozoida, zauzimajući

najveći dio glave sadrži 23 kromosoma, od kojih je jedan spolni kromosom (X ili Y), a ostali su autosomi. Repni dio spermija sastoji se od srednjeg, glavnog i završnog dijela.

Pregledom spermija pod elektronskim mikroskopom otkriveno je da protoplazma njegove glave nije u koloidnom, već u tekućem kristalnom stanju. Time se osigurava otpornost spermija na nepovoljne utjecaje vanjske okoline. Na primjer, manje ih oštećuje ionizirajuće zračenje u usporedbi s nezrelim zametnim stanicama.

Svi spermatozoidi nose isti (negativan) električni naboj, što ih sprječava da se međusobno slijepe.

Čovjek proizvede oko 200 milijuna spermija

Jaja ili jajne stanice(od lat. ovum - jaje), sazrijevaju u nemjerljivo manjim količinama od spermija. Tijekom spolnog ciklusa žene (24-28 dana) u pravilu sazrijeva jedna jajna stanica. Tako se tijekom generativnog razdoblja formira oko 400 zrelih jaja.

Izlazak jajne stanice iz jajnika naziva se ovulacija. Jajna stanica koja se oslobađa iz jajnika okružena je krunom folikularnih stanica, čiji broj doseže 3-4 tisuće. Pokupi se fimbrijama jajovoda (jajovoda) i kreće se duž njega. Ovdje završava sazrijevanje zametne stanice. Jaje ima sferični oblik, veći volumen citoplazme od spermija i nema sposobnost samostalnog kretanja.

Struktura. Ljudsko jaje ima promjer od oko 130 mikrona. Uz citolemu nalazi se sjajna ili prozirna zona, a zatim sloj folikularnih stanica. Jezgra ženske zametne stanice ima haploidni set kromosoma s X-spolnim kromosomom, dobro definiranu jezgru i mnoge komplekse pora u kariolemi.

U Tijekom razdoblja rasta oocite u jezgri se odvijaju intenzivni procesi sinteze mRNA i rRNA.

U U citoplazmi je razvijen aparat za sintezu proteina (endoplazmatski retikulum, ribosomi) i Golgijev aparat. Broj mitohondrija je umjeren; nalaze se u blizini jezgre žumanjka, gdje se odvija intenzivna sinteza

žumanjak, stanični centar je odsutan. U ranim stadijima razvoja Golgijev aparat nalazi se u blizini jezgre, a tijekom sazrijevanja jajašca pomiče se na periferiju citoplazme.

Jaja su prekrivena stanicama koje obavljaju zaštitnu funkciju, osiguravaju potrebnu vrstu metabolizma, kod placentnih sisavaca služe za uvođenje embrija u stijenku maternice, a također obavljaju i druge funkcije.

Citolema jajeta ima mikroville smještene između nastavaka folikularnih stanica. Folikularne stanice obavljaju trofične i zaštitne funkcije.

Oociti su puno veći od somatskih stanica. Unutarstanična struktura citoplazme kod njih specifična je za svaku životinjsku vrstu, što osigurava pojedine (a često i individualne) razvojne karakteristike. Jaja sadrže niz tvari potrebnih za razvoj embrija. To uključuje hranjivi materijal (žumanjak).

Klasifikacija jaja temelji se na prisutnosti, količini i raspodjeli žumanjka (lecitosa), koji je proteinsko-lipidna inkluzija u citoplazmi koja se koristi za prehranu embrija.

Postoje jaja bez žumanjka (alecitalna), s niskim udjelom žumanjka (oligolecitalna), sa srednjim udjelom žumanjka (mezolecitalna), s više žumanjaka (polilecitalna).

Kod ljudi je prisutnost male količine žumanjka u jajetu posljedica razvoja embrija u tijelu majke.

Polaritet ovula. Kada se u jajetu nalazi mala količina žumanjka, obično je ravnomjerno raspoređen u citoplazmi, a jezgra se nalazi otprilike u središtu. Takva se jaja zovu izolecitalni(od grčkog isos - jednak). Kod većine kralješnjaka ima puno žumanjka, a on je neravnomjerno raspoređen u citoplazmi jajeta. Ovaj anizolecital Stanice. Glavnina žumanjka nakuplja se na jednom od polova stanice - vegetativni stup. Takva se jaja zovu telolecitalan(od grčkog telos - kraj). Suprotni pol, na koji je potisnuta aktivna citoplazma oslobođena žumanjka, naziva se animal. Ako je žumanjak ipak uronjen u citoplazmu i nije iz nje izoliran u obliku zasebne frakcije, kao kod jesetri i vodozemaca, jajašca se nazivaju umjereno telolecitalan. Ako je žumanjak potpuno odvojen od citoplazme, kao kod amniota, onda je to oštro telolecitalan jaja.

26. Razmnožavanje živih. Klasifikacija metoda razmnožavanja.

Razmnožavanje, odnosno reprodukcija, jedno je od glavnih svojstava koja karakteriziraju život. Razmnožavanje se odnosi na sposobnost organizama da proizvode sebi slične. Fenomen reprodukcije usko je povezan s jednom od značajki koje karakteriziraju život - diskretnošću. Kao što znate, cijeli organizam sastoji se od diskretnih jedinica - stanica. Život gotovo svih stanica kraći je od života jedinke, pa je postojanje svake jedinke podržano reprodukcijom stanica. Svaka vrsta organizma također je diskretna, odnosno sastoji se od pojedinačnih jedinki. Svaki od njih je smrtan. Postojanje vrste podupire razmnožavanje (razmnožavanje) jedinki. Slijedom toga, reprodukcija je nužan uvjet za postojanje vrste i kontinuitet uzastopnih generacija unutar vrste. Klasifikacija oblika razmnožavanja temelji se na vrsti stanične diobe: mitotička (aseksualna) i mejotička (spolna). Oblici reprodukcije mogu se prikazati kao sljedeći dijagram

Bespolna reprodukcija. Kod jednostaničnih eukariota to je dioba temeljena na mitozi, kod prokariota je to dioba nukleoida, a kod višestaničnih organizama vegetativna (lat. vegetatio

Rast) razmnožavanje, tj. dijelovima tijela ili skupinom somatskih stanica.

Nespolno razmnožavanje jednoćelijskih organizama. Kod jednostaničnih biljaka i životinja razlikuju se sljedeći oblici nespolnog razmnožavanja: fisija, endogonija, višestruka fisija (shizogonija) i pupanje.

Podjela je tipična za jednoćelijske organizme (amebe, flagelati, trepljašice). Najprije dolazi do mitotičke diobe jezgre, a zatim do sve dubljeg suženja u citoplazmi. U ovom slučaju stanice kćeri dobivaju jednaku količinu informacija. Organele su obično ravnomjerno raspoređene. U nizu slučajeva utvrđeno je da diobi prethodi njihovo udvostručenje. Nakon podjele, jedinke kćeri rastu i, dostigavši ​​veličinu majčinog tijela, prelaze na novu podjelu.

Endogonija je unutarnje pupanje. Kada se formiraju dvije jedinke kćeri - endodiogonija - majka daje samo dva potomka (tako se razmnožava Toxoplasma), ali može doći do višestrukog unutarnjeg pupanja, što će dovesti do shizogonije.

Shizogonija ili višestruka fisija oblik je reprodukcije koji se razvio iz prethodnog. Ima ga i u jednostaničnim organizmima, primjerice u uzročniku malarije - Plasmodium falciparum. Kod shizogonije dolazi do višestrukih dioba jezgre bez citokineze, a zatim se cijela citoplazma podijeli na čestice koje se razdvajaju oko jezgri. Jedna stanica proizvodi mnogo stanica kćeri. Ovaj oblik razmnožavanja obično se izmjenjuje sa spolnim razmnožavanjem.

Pupanje se sastoji od početnog formiranja malog tuberkula koji sadrži jezgru kćeri ili nukleoid na matičnoj stanici. Pupoljak raste, dostiže veličinu matice i zatim se odvaja od nje. Ovaj oblik reprodukcije opažen je kod bakterija, gljivica kvasca i među jednostaničnim životinjama - kod sisanja ciliata.

Sporulacija pronađen u životinja koje pripadaju tipu protozoa, klasi Sporozoa. Spora je jedna od faza životnog ciklusa koja služi za razmnožavanje; sastoji se od stanice prekrivene membranom koja je štiti od nepovoljnih uvjeta iz okoline. Neke bakterije mogu stvarati spore nakon spolnog odnosa. Bakterijske spore ne služe za razmnožavanje, već za preživljavanje u nepovoljnim uvjetima i po svom biološkom značaju razlikuju se od spora protozoa i višestaničnih biljaka.

Vegetativno razmnožavanje višestaničnih organizama w-nih Tijekom vegetativnog razmnožavanja kod višestaničnih životinja nastaje novi organizam iz skupine stanica koje se odvajaju od majčinskog organizma. Vegetativno razmnožavanje događa se samo kod najprimitivnijih višestaničnih životinja: spužvi, nekih koelenterata, pljosnatih crva i prstenastih crva.

Kod spužvi i hidre uslijed razmnožavanja nastaju skupine stanica na tijelu izbočine (bubrezi). Bubreg sadrži ekto- i endodermne stanice. Kod hidre se pupoljak postupno povećava, na njemu se stvaraju ticala i na kraju se odvaja od majke. Trepetljikasti i prstenasti crvi podijeljeni su suženjima u nekoliko dijelova; u svakoj od njih obnavljaju se organi koji nedostaju. Ovo može formirati lanac pojedinaca. U nekim koelenteratima reprodukcija se događa strobilacijom, koja se sastoji u činjenici da poliploidni organizam raste prilično intenzivno i, nakon što dosegne određenu veličinu, počinje se dijeliti na jedinke kćeri poprečnim suženjima. U ovom trenutku polip nalikuje hrpi ploča. Nastali pojedinci

Meduze se odvajaju i započinju samostalan život. Kod mnogih vrsta (na primjer, koelenterata) vegetativni oblik razmnožavanja izmjenjuje se sa spolnim razmnožavanjem.

Spolno razmnožavanje

Seksualni proces. Seksualno razmnožavanje odlikuje se prisutnošću spolnog procesa, koji osigurava razmjenu nasljednih informacija i stvara uvjete za pojavu nasljedne varijabilnosti. U njemu u pravilu sudjeluju dvije jedinke - ženka i mužjak, koji tvore haploidne ženske i muške spolne stanice - gamete. Kao rezultat oplodnje, odnosno spajanja ženske i muške spolne stanice, nastaje diploidna zigota s novom kombinacijom nasljednih karakteristika, koja postaje predak novog organizma.

Spolno razmnožavanje, u odnosu na nespolno, osigurava pojavu nasljedno raznovrsnijeg potomstva. Oblici spolnog procesa su konjugacija i kopulacija.

Konjugacija je osebujan oblik spolnog procesa u kojem se oplodnja događa kroz uzajamnu izmjenu migrirajućih jezgri koje se kreću od jedne stanice do druge duž citoplazmatskog mosta koji čine dvije jedinke. Tijekom konjugacije obično ne dolazi do povećanja broja jedinki, ali dolazi do izmjene genetskog materijala između stanica, što osigurava rekombinaciju nasljednih svojstava. Konjugacija je tipična za ciliirane protozoe (na primjer, cilijate), neke alge (Spirogyra).

Kopulacija (gametogamija)– oblik spolnog procesa u kojem se spajaju dvije stanice koje se razlikuju po spolu – spolne stanice i tvore zigotu. U ovom slučaju jezgre gameta čine jednu jezgru zigote.

Razlikuju se sljedeći glavni oblici gametogamije: izogamija, anizogamija i oogamija.

Izogamijom nastaju pokretne, morfološki identične gamete, ali se fiziološki razlikuju na “muške” i “ženske”. Izogamija se javlja kod mnogih algi.

Na anizogamija (heterogamija) nastaju pokretne gamete koje se razlikuju morfološki i fiziološki. Ova vrsta spolnog procesa karakteristična je za mnoge alge.

U slučaju oogamije gamete se međusobno jako razlikuju. Ženska spolna stanica je velika, nepokretna jajna stanica koja sadrži veliku količinu hranjivih tvari. Muške spolne stanice – spermatozoidi

Male, najčešće pokretne stanice koje se kreću pomoću jednog ili više flagela. U sjemenkama, muške spolne stanice - spermiji - nemaju bičeve i do jajašca se dopremaju pomoću cjevčice za pelud. Oogamija je karakteristična za životinje, više biljke i mnoge gljive.

27. Oogeneza i spermatogeneza.

Spermatogeneza. Testis se sastoji od brojnih tubula. Poprečni presjek kroz tubul pokazuje da sadrži nekoliko slojeva stanica. Oni predstavljaju uzastopne faze razvoja spermija.

Vanjski sloj (zona razmnožavanja) čine spermatogoniji – stanice okruglog oblika; imaju relativno veliku jezgru i značajnu količinu citoplazme. Tijekom embrionalnog razvoja i nakon rođenja do puberteta spermatogoniji se dijele mitozom, zbog čega se povećava broj ovih stanica i samog testisa. Razdoblje intenzivne diobe naziva se razdoblje razmnožavanja

Nakon početka puberteta, neki se spermatogoniji također nastavljaju mitotski dijeliti i formiraju iste stanice, ali neki od njih prelaze u sljedeću zonu rasta, koja se nalazi bliže lumenu tubula. Ovdje dolazi do značajnog povećanja veličine stanice zbog povećanja količine citoplazme. U ovoj fazi se nazivaju primarnih spermatocita.

Treće razdoblje razvoja muških spolnih stanica naziva se razdoblje sazrijevanja. U tom razdoblju brzo se događaju dvije diobe, jedna za drugom. Svaki primarni spermatocit najprije proizvodi dva sekundarni spermatocit, a zatim četiri spermatide, ovalnog oblika i znatno manjih dimenzija. Dioba stanica tijekom razdoblja sazrijevanja popraćena je preuređivanjem kromosomskog aparata (dolazi do mejoze; vidi dolje). Spermatide se kreću u zonu najbližu lumenu tubula, gdje se iz njih formiraju spermatozoidi.

Kod većine divljih životinja spermatogeneza se događa samo tijekom određenih razdoblja u godini. U međuprostorima između njih tubuli testisa sadrže samo spermatogonije. Ali kod ljudi i većine domaćih životinja spermatogeneza se odvija tijekom cijele godine.

Oogeneza. Faze oogeneze mogu se usporediti s fazama spermatogeneze. Ovaj proces također ima sezona parenja, kada se oogonije intenzivno dijele - male stanice s relativno velikom jezgrom i malom količinom citoplazme. Kod sisavaca i ljudi ovo razdoblje završava prije rođenja. Formirano do ovog vremena primarnih oocita ostati nepromijenjen dugi niz godina. S početkom puberteta, pojedinačne jajne stanice povremeno ulaze u razdoblje rasta stanica, povećavaju se i nakupljaju žumanjak, mast i pigmente.

Složene morfološke i biokemijske transformacije događaju se u citoplazmi stanice, njezinim organelama i membranama. Svaki oocit okružen je malim folikularnim stanicama koje osiguravaju njegovu prehranu.

Sljedeće dolazi razdoblje sazrijevanja. tijekom koje se javljaju dvije uzastopne diobe, povezane s transformacijom kromosomskog aparata (mejoza). Osim toga, ove diobe prati neravnomjerna dioba citoplazme između stanica kćeri. Kada se primarni oocit podijeli, nastaje jedna velika stanica - sekundarna oocita, koji sadrži gotovo svu citoplazmu, i malu stanicu tzv primarni polocit. Tijekom druge maturacijske diobe citoplazma je opet neravnomjerno raspoređena. Nastaju jedna velika sekundarna jajna stanica i sekundarni polocit. U to se vrijeme primarni polocit također može podijeliti u dvije stanice. Tako od jedne primarne oocite nastaje jedna sekundarna oocita i tri polocita (redukcijska tjelešca). Zatim iz sekundarne oocite nastaje jajna stanica, a polociti se apsorbiraju ili pohranjuju na površini jajne stanice, ali ne sudjeluju u daljnjem razvoju. Neravnomjerna raspodjela citoplazme osigurava jajnoj stanici značajnu količinu citoplazme i hranjivih tvari koje će u budućnosti biti potrebne za razvoj embrija.

U U sisavaca i ljudi razdoblja reprodukcije i rasta jajnih stanica odvijaju se u folikulima (slika 3.5). Zreli folikul ispunjen je tekućinom i unutar sebe sadrži jajnu stanicu. Tijekom ovulacije stijenka folikula puca, jajna stanica ulazi u trbušnu šupljinu, a zatim, u pravilu, u jajovode. Razdoblje sazrijevanja jaja odvija se u cijevima, a ovdje se događa i oplodnja.

U Kod mnogih životinja oogeneza i sazrijevanje jajašaca odvijaju se samo tijekom određenih godišnjih doba. Kod žena obično sazrijeva jedna jajna stanica svaki mjesec, i to tijekom cijelog puberteta

Oko 400. Za ljude činjenica da nastaju primarne jajne stanice

nastaju još prije rođenja i potom ostaju cijeli život, a tek postupno neke od njih počinju sazrijevati i iz njih nastaju stanice za jajašce. To znači da različiti nepovoljni čimbenici kojima je žensko tijelo izloženo tijekom života mogu utjecati na njihov daljnji razvoj; otrovne tvari (uključujući nikotin i alkohol) koje uđu u tijelo mogu ući u jajne stanice i posljedično uzrokovati poremećaje u normalnom razvoju budućeg potomstva.

Već znate da se svi živi organizmi sastoje od stanica. Neki su od samo jedne stanice (mnoge bakterije i protisti), drugi su višestanični.

Stanica je elementarna strukturna i funkcionalna jedinica organizma koja posjeduje sve osnovne karakteristike živog bića. Stanice se mogu razmnožavati, rasti, razmjenjivati ​​materiju i energiju s okolinom te reagirati na promjene koje se u toj okolini događaju. Svaka stanica sadrži nasljedni materijal, koji sadrži podatke o svim karakteristikama i svojstvima danog organizma. Da biste razumjeli kako živi organizam postoji i funkcionira, morate znati kako su stanice organizirane i funkcioniraju. Mnogi procesi svojstveni tijelu kao cjelini odvijaju se u svakoj od njegovih stanica (na primjer, sinteza organskih tvari, disanje itd.).

Proučavanje strukture stanice i principa njezine životne aktivnosti citologija(s grčkog kitos- stanica, stanica i logotipi – nastava, znanost).

Povijest otkrića ćelije. Većina stanica je malena i stoga se ne mogu vidjeti golim okom. Danas se zna da je promjer većine stanica u rasponu od 20 – 100 mikrona, a kod kuglastih bakterija ne prelazi 0,5 mikrona. Stoga je otkriće stanice postalo moguće tek nakon izuma povećala - mikroskopa. To se dogodilo krajem 16. - početkom 17. stoljeća. Međutim, samo pola stoljeća kasnije, 1665. godine, Englez R. Hooke mikroskopom je proučavao žive organizme i vidio stanice. R. Hooke je odrezao tanki sloj pluta i vidio njegovu staničnu strukturu, sličnu saću. R. Hooke je te stanice nazvao stanicama. Uskoro su staničnu strukturu biljaka potvrdili talijanski liječnik i mikroskopist M. Malpighi i engleski botaničar N. Grew. Pozornost im je privukao oblik stanica i struktura njihovih membrana. Kao rezultat toga, dana je ideja stanica kao "vrećica" ili "mjehurića" ispunjenih "hranjivim sokom".

Značajan doprinos proučavanju stanica dao je nizozemski mikroskopist A. van Leeuwenhoek, koji je otkrio jednostanične organizme - cilijate, amebe, bakterije. Također je prvi put promatrao životinjske stanice - crvene krvne stanice i spermu.

Početkom 19.st. Pokušava se proučavati unutarnji sadržaj stanice. Godine 1825. češki znanstvenik J. Purkinė otkrio je jezgru u jajima ptica. Također je uveo pojam "protoplazme" (od grč. protos – prvo i plazma – ukrašen), što odgovara današnjem pojmu citoplazme. Godine 1831. engleski botaničar R. Brown prvi opisuje jezgru u biljnim stanicama, a 1833. dolazi do zaključka da je jezgra bitan dio biljne stanice. Tako se u to vrijeme promijenila ideja o strukturi stanica: glavna stvar u organizaciji stanice počela se smatrati ne staničnom stijenkom, već njezinim unutarnjim sadržajem.*

Stanična teorija. Godine 1838. objavljen je rad njemačkog botaničara Matthiasa Schleidena u kojem je iznio ideju da je stanica osnovna strukturna jedinica biljaka. Na temelju radova M. Schleidena, njemačkog zoologa i fiziologa T. Schwanna samo godinu dana kasnije objavio je knjigu "Mikroskopske studije o korespondenciji u strukturi i rastu životinja i biljaka", u kojoj je stanicu razmatrao kao univerzalnu strukturnu komponentu životinja i biljaka. T. Schwann napravio je niz generalizacija, koje su kasnije nazvane stanična teorija:

Sva su živa bića građena od stanica;

Biljne i životinjske stanice imaju sličnu strukturu;

Svaka je stanica sposobna za neovisno postojanje;

Aktivnost organizma zbroj je vitalnih procesa njegovih sastavnih stanica.

T. Schwann je, kao i M. Schleiden, pogrešno vjerovao da stanice u tijelu nastaju iz nestanične tvari. Stoga je vrlo važan dodatak staničnoj teoriji bilo načelo Rudolfa Virchowa: “Svaka je stanica iz stanice” (1859.).

Godine 1874. mladi ruski botaničar I.D. Čistjakov prvi je promatrao diobu stanica. Kasnije je njemački znanstvenik Walter Fleming detaljno opisao faze stanične diobe, a Oscar Hertwig i Eduard Strassburger neovisno su došli do zaključka da su podaci o nasljednim karakteristikama stanice sadržani u jezgri. Tako je rad mnogih istraživača potvrdio i proširio staničnu teoriju, čije je temelje postavio T. Schwann.

Trenutačno stanična teorija uključuje sljedeće glavne odredbe.