細胞の発見と研究の歴史。細胞理論。細胞の発見の歴史と細胞学の発展段階細胞研究の歴史からの事実表

大部分の細胞は顕微鏡的に小さく、肉眼では見ることができません。顕微鏡が発明されて初めて、細胞を見て研究できるようになりました。最初の顕微鏡は 17 世紀初頭に登場しました。顕微鏡は、英国の科学者ロバートフックによって初めて科学研究に使用されました (1665 年)。コルクの薄い部分を顕微鏡で観察すると、その上に多数の小さな細胞が見えました。フックは、密な壁によって互いに隔てられているこれらの細胞を、初めて「細胞」という用語を使用してセルと呼びました。

その後の時代は 17 世紀後半から 18 世紀全体に及びます。そして19世紀初頭。顕微鏡は改良され、動植物の細胞に関するデータが蓄積されていきました。 19 世紀半ばまでに、顕微鏡は大幅に改良され、動植物の細胞構造について多くのことが知られるようになりました。この当時の植物の細胞構造に関する主な資料は、ドイツの植物学者 M. シュライデンによって収集され、まとめられました。

細胞に関して得られたすべてのデータは、1838 年にドイツの動物学者 T. シュワンによって定式化された、生物の構造に関する細胞理論の作成の基礎として役立ちました。シュワンは、動物と植物の細胞を研究することで、それらの構造が類似していることを発見し、細胞が動物と植物の共通の構造の基本単位であることを確立しました。シュワンは、彼の古典的な著書「動物と植物の構造と成長の対応に関する顕微鏡研究」の中で生物の細胞構造の理論を概説しました。

前世紀の初め、ロシア科学アカデミーの学者で有名な科学者カール・ベアは哺乳類の卵を発見し、すべての生物が1つの細胞から発達を始めることを示しました。この細胞は受精卵であり、分裂して新しい細胞を形成し、そこから将来の生物の組織や器官が形成されます。

ベアの発見は細胞理論を補完し、次のことを示しました。 細胞は構造の単位であるだけでなく、すべての生物の発達の単位でもあります。

細胞理論への極めて重要な追加は、細胞分裂の発見でした。細胞分裂のプロセスの発見後、新しい細胞は既存の細胞を分裂することによって形成され、非細胞物質から新たに生じるわけではないことが非常に明らかになりました。

生物の細胞構造の理論には、有機世界全体の起源、構造、発展の統一性を証明するための最も重要な資料も含まれています。 F.エンゲルスは細胞理論の創造を高く評価し、エネルギー保存の法則やチャールズ・ダーウィンの自然選択理論に次ぐ重要性を置いた。

19世紀の終わりまでに。顕微鏡は細胞構造の詳細を研究できる程度に改良され、細胞の主要な構造成分が発見されました。同時に、細胞の生涯におけるそれらの機能についての知識が蓄積され始めました。現在、最も集中的に発展している生物学分野の 1 つである細胞学の出現は、この時代に遡ります。

細胞を研究する方法。現代の細胞学には、非常に複雑な研究方法が数多くあり、これにより、微妙な構造の詳細を確立し、多種多様な細胞とその構造成分の機能を特定することが可能になりました。光学顕微鏡は細胞学の研究において非常に重要な役割を果たし続けており、今日では最大 2500 倍の倍率が得られる複雑で洗練された装置となっています。しかし、このような高倍率でも、厚さ 5 ～ 10 mm の切片を考慮したとしても、細胞構造の細部を観察するには十分とは言えません。 μm1、特殊な染料で塗装されています。

細胞構造の研究における全く新しい時代は、何万倍、何十万倍もの倍率が得られる電子顕微鏡の発明によって始まりました。電子顕微鏡は光の代わりに電子の速い流れを使用し、光学光学顕微鏡のガラスレンズは電磁場に置き換えられます。高速で飛んでいる電子は、まず研究対象の物体に集中し、次にテレビ画面に似たスクリーン上に落ち、そこで物体の拡大画像を観察したり、写真を撮ったりすることができます。電子顕微鏡は 1933 年に設計され、ここ 10 ～ 15 年で生物対象の研究に特に広く使用されるようになりました。

電子顕微鏡で検査するには、細胞は非常に複雑な処理を受けます。細胞の最も薄い切片が準備され、その厚さは 100 ～ 500 Å です。電子の透過性が低いため、このような薄い切片のみが電子顕微鏡検査に適しています。

最近、細胞を研究するために化学的方法がますます使用されています。化学の特別な分野である生化学には、今日、細胞および生物全体の生活における化学物質の存在だけでなくその役割を正確に確立することを可能にする数多くの微妙な方法があります。遠心分離機と呼ばれる複雑な装置が作成され、膨大な回転速度 (毎分数万回転) が発生します。このような遠心分離機を使用すると、細胞の構造成分は比重が異なるため、簡単に互いに分離することができます。この非常に重要な方法により、細胞の各部分の特性を個別に研究することが可能になります。

生きた細胞、その最も微細な構造と機能を研究することは非常に困難な仕事ですが、細胞学者、生化学者、生理学者、遺伝学者、生物物理学者の努力と膨大な研究の組み合わせによってのみ、その構造要素を詳細に研究し、それらの役割を決定することが可能になりました。

細胞理論の創造の前提条件は、顕微鏡の発明と改良、そして細胞の発見でした（1665年、R.フック - コルクの木、ニワトコなどの樹皮の一部を研究したとき）。有名な顕微鏡学者、M. マルピーギ、N. グルー、A. ファンレーウェンフックの研究により、植物生物の細胞を見ることが可能になりました。 A. ファンレーウェンフックは水中で単細胞生物を発見しました。まず、細胞核を研究しました。 R. ブラウンは植物細胞の核について説明しました。 Ya. E. Purkine は、液体ゼラチン状の細胞内容物である原形質の概念を導入しました。

ドイツの植物学者 M. シュライデンは、すべての細胞には核があるという結論に最初に達しました。 CT の創始者はドイツの生物学者 T. シュワン (M. シュライデンとともに) であると考えられており、彼は 1839 年に「動植物の構造と成長の対応に関する顕微鏡研究」という著作を発表しました。その規定:

1) 細胞はすべての生物（動物と植物の両方）の主要な構造単位です。

2) 顕微鏡で見える構造に核がある場合、それは細胞であると考えることができます。

3) 新しい細胞の形成プロセスは、植物および動物細胞の成長、発達、分化を決定します。

細胞理論への追加は、1858 年に著書「細胞病理学」を出版したドイツの科学者 R. ヴィルヒョーによって行われました。彼は、娘細胞が母細胞、つまり細胞から各細胞に分裂することによって形成されることを証明しました。 19世紀末。ミトコンドリア、ゴルジ複合体、色素体が植物細胞内で発見されました。分裂中の細胞を特殊な色素で染色すると、染色体が発見されました。最新の CT 規定

1. 細胞はすべての生物の構造と発達の基本単位であり、生物の最小構造単位です。

2. すべての生物の細胞（単細胞および多細胞の両方）は、化学組成、構造、代謝および生命活動の基本的な症状において類似しています。

3. 細胞は分裂することによって複製します（新しい細胞はそれぞれ母細胞が分裂することによって形成されます）。複雑な多細胞生物では、細胞はさまざまな形をしており、実行する機能に応じて特殊化されています。同様の細胞が組織を形成します。組織は器官系を形成する器官で構成されており、それらは密接に相互接続されており、（高等生物では）神経および体液性の調節機構の影響を受けます。

細胞理論の重要性

細胞は生物の最も重要な構成要素であり、その主要な形態生理学的構成要素であることが明らかになりました。細胞は多細胞生物の基礎であり、体内で生化学的および生理学的プロセスが発生する場所です。すべての生物学的プロセスは最終的には細胞レベルで発生します。細胞理論により、すべての細胞の化学組成とその構造の一般的な計画は類似していると結論付けることができ、これは生物世界全体の系統発生的統一性を裏付けています。

2. 人生。生物の性質

生命は高分子の開放系であり、階層構造、自己複製能力、自己保存と自己調整、代謝、および細かく調節されたエネルギーの流れを特徴としています。

生きている構造物の特性:

1) 自己更新。代謝の基礎は、同化（同化、合成、新しい物質の形成）と異化（異化、減衰）というバランスの取れた明確に相互関連したプロセスで構成されています。

2）自己複製。この点において、生きた構造は、前世代との類似性を失うことなく、常に再生産され、更新されます。核酸は、遺伝情報を保存、伝達、再生することができるだけでなく、タンパク質合成を通じてそれを実行することもできます。 DNA に保存されている情報は、RNA 分子を使用してタンパク質分子に転送されます。

3) 自主規制。生物を通る物質、エネルギー、情報の流れの全体に基づく。

4）過敏症。外部からあらゆる生物学的システムへの情報の伝達に関連しており、外部刺激に対するこのシステムの反応を反映します。過敏性のおかげで、生物は環境条件に選択的に反応し、その生存に必要なものだけを環境条件から抽出することができます。

5）ホメオスタシスの維持 - 身体の内部環境、システムの存在の物理的および化学的パラメーターの相対的な動的恒常性。

6）構造組織 - 研究中に発見された生命システムの秩序性 - 生物地球変動。

7) 適応 – 環境内の変化する存在条件に常に適応する生物の能力。

8）複製（複製）。生命は個々の生命システムの形で存在し、そのような各システムの存在は時間的に厳密に制限されているため、地球上の生命の維持は生命システムの再生産と関連しています。

9) 遺伝。 (情報の流れに基づいて) 生物の世代間の連続性を確保します。遺伝のおかげで、環境への適応を確実にする形質は世代から世代へと受け継がれます。

10) 変動性 - 変動性により、生命システムは以前は異常だった特性を獲得します。まず第一に、多様性は生殖中のエラーと関連しています。核酸の構造の変化は新しい遺伝情報の出現につながります。

11）個人の発生（個体発生のプロセス） – DNA分子の構造に埋め込まれた初期の遺伝情報が身体の機能構造に具体化されること。この過程で、成長能力などの特性が現れ、体重や体の大きさの増加として表れます。

12）系統発生。漸進的な生殖、遺伝、生存競争と選択に基づいています。進化の結果、膨大な数の種が出現しました。

13) 離散性（不連続性）であると同時に完全性。生命は、個々の生物、つまり個人の集合によって表されます。それぞれの生物は、器官、組織、細胞の集合体で構成されているため、個別のものでもあります。

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スライドのキャプション:

細胞の研究の歴史。細胞理論。

表に記入してください：「細胞理論の発展における主な段階」年科学者理論の発展への貢献

細胞の研究の歴史細胞の研究の歴史は、顕微鏡技術や研究方法の発展と密接に関係しています。人類が細胞構造の秘密に迫ることができたのは、16 世紀末の顕微鏡の発明のおかげです。

ザカリー・ジャンセン 1590 2 つのレンズを組み合わせることで、彼は初めて原始的な顕微鏡を発明しました。

ロバート・フック 1665 年コルク樫の木の樹皮と植物の茎の構造を初めて説明し、「細胞」という用語を科学に導入しました。

アントニ・ファン・レーウェンフックは顕微鏡を改良しました。多数の原生動物、精子、細菌、赤血球、およびそれらの毛細血管内での動きを観察し、スケッチしました。細菌を発見。 17世紀後半

カール・ベア 1827 年に哺乳類の卵を発見結論: すべての生物は単一の細胞から発生

ロバート・ブラウン 1831-1833 彼は、細胞の最も重要な構成要素である植物細胞の核を発見しました。

細胞理論 1839 年、テオドールシュワンはベルリンで「動物と植物の構造と成長の対応に関する顕微鏡的研究」という本を出版し、その中で細胞理論を定式化しました。

細胞理論を作成する際、T. シュワンは、1838 年に M. シュライデンによる植物の細胞構造と細胞の起源の相同性の発見に基づいて研究を進めました。

細胞理論の最初のバージョン植物と動物の両方のすべての生物は、最も単純な部分である細胞で構成されています。細胞は個々の独立した全体です。一つの生物では、すべての細胞が一緒に働き、調和のとれた統一を形成しています。

Rudolf Virchow 1858 細胞は生殖によって細胞から生じることを証明し、細胞理論を補完しました。

19世紀細胞の基本構造が発見された。細胞分裂のプロセスが研究されています。 A. ワイズマンは、細胞内の遺伝的特徴の保存と伝達は核を使用して行われることを確立しました。

生物学の発展の現段階における細胞理論の基本規定

細胞は生物の基本単位です。細胞は生物の最小の構造的および機能的単位であり、開放的で自己調節的かつ自己増殖するシステムです。細胞の外には生命は存在しません。

すべての細胞は化学組成が類似しており、一般的な構造計画を持っています。細胞には、特別な機能の実行に関連し、細胞分化に起因する特定の特徴もあります。

細胞は細胞からのみ生まれます。

多細胞生物は、相互作用する細胞から構成される複雑に組織化された統合システムです。

生物の細胞構造が類似していることは、すべての生物の起源が単一であることの証拠です。

宿題 § 2.1、24 ～ 28 ページ。

トピックについて: 方法論の開発、プレゼンテーション、メモ

プレゼンテーションのレッスンはコンピュータ技術を使用して開発され、主な理論的資料がプレゼンテーションに反映されます。こういった非定型的な形でレッスンを行うことで、モチベーションの向上につながるのですが…。

レッスンのトピック: ケージ。生物の構造に関する細胞理論。（10年生化学・生物グループ）授業の種類：二目的授業（知識の体系化と一般化、知識・技能・能力の応用の授業）指導方法...

細胞理論- 植物、動物、その他の生物の世界の構造と発達の原理と細胞構造との統一性を確認する、一般に受け入れられている生物学的一般化の 1 つであり、細胞は生物の単一の構造要素と見なされます。。

細胞理論は、19 世紀半ばに定式化された生物学の基本理論であり、生物界の法則の理解と進化論の発展の基礎を提供しました。 Matthias Schleiden と Theodor Schwann は、細胞に関する多くの研究に基づいて細胞理論を定式化しました (1838 年)。ルドルフ・ヴィルヒョウは後に (1858 年)、最も重要な位置 (すべてのセルは別のセルに由来する) で補足しました。

シュライデンとシュワンは、細胞に関する既存の知識を要約して、細胞があらゆる生物の基本単位であることを証明しました。動物、植物、細菌の細胞は同様の構造を持っています。後に、これらの結論は生物の単一性を証明する基礎となりました。 T. シュワンと M. シュライデンは、細胞の外に生命は存在しないという細胞の基本的な概念を科学に導入しました。細胞理論はその都度補足・編集されました。

シュライデン・シュワン細胞理論の規定

∙ すべての動物や植物は細胞から構成されています。

∙ 植物や動物は、新しい細胞の出現によって成長し、発達します。

∙ 細胞は生物の最小単位であり、生物全体は細胞の集合体です。

∙ 現代の細胞理論の基本規定[編集 | ソーステキストを編集]

∙ 細胞は、すべての生物の構造の基本的な機能単位です。（細胞構造を持たないウイルスを除く）

∙ 細胞は単一のシステムであり、自然に相互接続された多くの要素が含まれており、共役した機能単位である細胞小器官からなる一体的な構成を表しています。

∙ すべての生物の細胞は相同です。

∙ 細胞は母細胞が分裂することによってのみ誕生します。

∙ 多細胞生物は、多くの細胞が結合した複雑なシステムです

そして互いに接続された組織や器官のシステムに統合されています。

∙ 多細胞生物の細胞は全能性を持っています。

細胞を研究する方法。

1. 光学顕微鏡法。

光学顕微鏡の解像度は約 0.1 ～ 0.2 マイクロメートルです。

光学顕微鏡の種類: 位相差顕微鏡、蛍光顕微鏡、偏光顕微鏡。

2. 電子顕微鏡法。解像度 ~0.10 ナノメートル。固定細胞を研究する方法。

3. 組織学的方法。

固定方法、プレパラートの調製とその後の染色。

4. 細胞化学的方法は、細胞のさまざまな化学要素 (成分) (DNA、タンパク質など) を選択的に染色するものです。

5. 形態学的方法は、基本的な細胞構造のパラメータを研究する定量的方法です。

6. タグ付き同位体法。

重炭素原子または水素原子が使用されます。これらの標識された原子は、特定の分子を合成するための前駆体に含まれます。たとえば、DNA 合成中に、チミンの前駆体である標識チミジン H3 が使用されます。

7. 細胞診でマークを検出するには、オートラジオグラフィー法が使用されます。組織学的標本を作製し、暗所で光乳剤を塗布し、一定温度で一定時間保持した後、光試薬を使用して標本を現像すると、マークが銀粒子の形で現れます。この方法は、有糸分裂周期のパラメーターを決定するために使用されました。

8. 細胞分画法により、細胞内成分の研究が可能になります。細胞は破壊され、特別な遠心分離機に置かれ、さまざまな細胞成分がさまざまな遠心分離速度で沈殿します。

9. X 線回折法は、原子核の結晶格子を研究するために使用されます。

生きた細胞を研究する方法。

10. 細胞構造法を使用すると、生きた細胞を研究できます。

11. マイクロサージャリー法。例: 微小電極の埋め込み。

12. クローン作成方法。

11. 細胞核、その組織、目的。核クロマチン。

核 (ラテン核) は真核細胞の構造要素の 1 つであり、遺伝情報 (DNA 分子) を含み、次の機能を実行します。

1) 遺伝情報の保存と再生 2) 細胞内で起こる代謝プロセスの調節

核の形状は細胞の形状に大きく依存し、完全に不規則になる場合もあります。穀粒には球状のものと多葉状のものがあります。核膜の陥入と伸長により核の表面が大幅に増加し、それによって核と細胞質の構造と物質の結合が強化されます。

核の構造核は殻で囲まれており、典型的な構造を持つ 2 つの膜で構成されています。

細胞質に面する表面の外核膜はリボソームで覆われ、内膜は滑らかです。

核膜は細胞膜システムの一部です。外核膜の増殖物は小胞体のチャネルと接続し、連絡チャネルの単一システムを形成します。核と細胞質の間の代謝は、主に 2 つの方法で起こります。まず、核膜には多数の細孔が貫通しており、そこを通って核と細胞質の間で分子が交換されます。第二に、核膜の陥入および伸長物の放出により、物質が核から細胞質に入り、また戻ってくる可能性があります。核と細胞質の間の物質の活発な交換にもかかわらず、核膜は細胞質からの核内容物を制限し、それによって核液と細胞質の化学組成の違いを確保します。これは核構造の正常な機能に必要です。

核の内容物は、核液、クロマチン、核小体に分けられます。

生きた細胞では、核液は核の構造間の隙間を埋める構造のない塊として現れます。核液には、ほとんどの核酵素、クロマチンタンパク質、リボソームタンパク質などのさまざまなタンパク質が含まれています。また、核液には、DNA および RNA 分子の構築に必要な遊離ヌクレオチド、アミノ酸、あらゆる種類の RNA、および核の活性生成物も含まれています。核小体とクロマチンに結合し、核から細胞質に輸送されます。

クロマチン（ギリシャ語のクロマ - 色、色）は、核の塊、顆粒、およびネットワーク状の構造に与えられた名前であり、いくつかの色素で強く染色され、核小体とは形状が異なります。クロマチンには DNA とタンパク質が含まれており、染色体のらせん状および圧縮された部分を表します。染色体のらせん状部分は遺伝的に不活性です。

それらの特定の役割、つまり遺伝情報の伝達は、染色体のらせんが解除され、ねじれが解けた部分によってのみ実行されますが、染色体の厚さが薄いため、光学顕微鏡では見ることができません。

細胞に特徴的な 3 番目の構造は核小体です。それは核汁に浸った密度の高い丸い体です。異なる細胞の核でも、同じ細胞の核でも、その機能状態に応じて、核小体の数は 1 個から 5 ～ 7 個以上まで変化します。核小体の数は、セット内の染色体の数を超える場合があります。これは、rRNA 合成を担う遺伝子の選択的重複によって起こります。核小体は非分裂核にのみ存在し、有糸分裂中、染色体のらせん化と、以前に形成されたすべてのリボソームの細胞質への放出により消滅し、分裂の完了後に再び現れます。

核小体は核から独立した構造ではありません。これは、rRNA 構造がコードされている染色体の領域の周囲に形成されます。染色体のこの部分 (遺伝子) は核小体オーガナイザー (NO) と呼ばれ、r-RNA 合成はその上で行われます。

r-RNA の蓄積に加えて、リボソームサブユニットが核小体で形成され、その後細胞質に移動し、Ca2+ カチオンの関与と結合して、タンパク質生合成に参加できる一体型リボソームを形成します。

したがって、核小体は形成のさまざまな段階でのr-RNAとリボソームの蓄積であり、これは遺伝子を運ぶ染色体の一部、つまりr-RNAの構造に関する遺伝情報を含む核小体オーガナイザーに基づいています。

12.細胞膜の構造と機能。

細胞膜 (またはサイトレンマ、プラズマレンマ、または原形質膜) は、細胞の内容物を外部環境から分離し、細胞の完全性を保証します。細胞と環境の間の交換を調節します。細胞内膜は細胞を特殊な閉じた区画、区画、または細胞小器官に分割し、その中で特定の環境条件が維持されます。

すべての生体膜には共通の構造的特徴と特性があります。現在、膜構造の液体モザイクモデルが一般的に受け入れられています。膜の基礎は、主にリン脂質によって形成される脂質二重層です。リン脂質は、1 つの脂肪酸残基がリン酸残基に置き換わったトリグリセリドです。リン酸残基を含む分子の部分は親水性頭部と呼ばれ、脂肪酸残基を含む部分は疎水性尾部と呼ばれます。膜内では、リン脂質は厳密に規則正しく配置されています。分子の疎水性の尾部は互いに向き合い、親水性の頭部は外側、水に面しています。

脂質に加えて、膜にはタンパク質（平均約 60%）が含まれています。それらは、膜の特定の機能 (特定の分子の輸送、反応の触媒作用、環境からの信号の受信と変換など) のほとんどを決定します。 1) 周辺タンパク質 (脂質二重層の外表面または内表面に位置する)、2) 半内在タンパク質 (脂質二重層にさまざまな深さまで浸される)、3) 内在タンパク質または膜貫通タンパク質 (膜を貫通する) があります。、細胞の外側、および内部環境と接触します）。内在性タンパク質は、極性分子が細胞内に通過する親水性チャネルと見なすことができるため、チャネル形成タンパク質またはチャネルタンパク質と呼ばれることもあります（膜の脂質成分はそれらを通過させません）。

膜には炭水化物（最大 10%）が含まれる場合があります。膜の炭水化物成分は、タンパク質分子 (糖タンパク質) または脂質 (糖脂質) に結合したオリゴ糖鎖または多糖鎖によって表されます。炭水化物は主に膜の外表面に存在します。炭水化物は膜の受容体機能を提供します。動物細胞では、糖タンパク質は厚さ数十ナノメートルの膜上複合体である糖衣を形成します。多くの細胞受容体が含まれており、その助けを借りて細胞接着が起こります。

タンパク質、炭水化物、脂質の分子は可動性があり、膜面内を移動できます。細胞膜の厚さは約 7.5 nm です。

膜の機能膜は次の機能を実行します。

1. 細胞内容物を外部環境から分離し、

2. 細胞と環境の間の代謝の調節、

3. 細胞をコンパートメント（「コンパートメント」）に分割すること、

4. 「酵素コンベヤー」のローカライズの場所、

5. 多細胞生物の組織内の細胞間のコミュニケーション（接着）を確保し、

6. 信号認識。

膜の最も重要な特性は選択透過性です。膜は、一部の物質または分子に対しては透過性が高く、他のものに対しては透過性が低い（または完全に不透過性）。この特性は膜の調節機能の基礎となり、細胞と外部環境の間の物質の交換を確実にします。物質が細胞膜を通過するプロセスを物質輸送といいます。 1) 受動的輸送 - エネルギーを消費せずに起こる物質の通過プロセス。 2) 能動輸送 - エネルギーの消費に伴って起こる物質の通過プロセス。

13. 核酸。 DNA、その構造と細胞内での役割。

核酸は、遺伝情報の保存と伝達を確実にする生体のリン含有生体高分子です。これらは 1869 年にスイスの生化学者 F. ミーッシャーによって白血球とサケの精子の核から発見されました。その後、すべての植物および動物の細胞、ウイルス、細菌、真菌で核酸が発見されました。

自然界には、デオキシリボ核酸 (DNA) とリボ核酸 (RNA) の 2 種類の核酸があります。名前の違いは、DNA 分子には五炭糖デオキシリボースが含まれ、RNA 分子にはリボースが含まれるという事実によって説明されます。現在、DNA と RNA には構造や代謝における重要性が異なる多数の種類が知られています。

DNA は主に細胞核の染色体 (全細胞 DNA の 99%) のほか、ミトコンドリアや葉緑体にも存在します。 RNA はリボソームの一部です。 RNA 分子は、細胞質、色素体のマトリックス、ミトコンドリアにも含まれています。

ヌクレオチドは核酸の構造成分です。核酸は、モノマーがヌクレオチドである生体高分子です。

ヌクレオチドは複雑な物質です。各ヌクレオチドには、窒素含有塩基、五炭糖 (リボースまたはデオキシリボース)、およびリン酸残基が含まれています。

5 つの主要な窒素塩基があります: アデニン、グアニン、ウラシル、チミン、シトシン。最初の 2 つはプリンです。それらの分子は 2 つの環で構成され、最初の環には 5 つのメンバーが含まれ、2 番目の環には

六。次の 3 つはピリミジンであり、1 つの 5 員環を持っています。ヌクレオチドの名前は、対応する窒素含有塩基の名前に由来しています。両方とも大文字で指定されます: アデニン - アデニレート (A)、グアニン - グアニル酸 (G)、シトシン - シチジル酸 (C)、チミン - チミジル酸 (T)、ウラシル - ウリジル酸 (U)。

核酸分子内のヌクレオチドの数は、転移 RNA 分子の 80 個から DNA の数億個までさまざまです。

DNA。 DNA 分子は、互いに螺旋状にねじれた 2 本のポリヌクレオチド鎖から構成されます。

で DNA 分子のヌクレオチド組成には、アデニン、グアニン、チミン、シトシンの 4 種類の窒素含有塩基が含まれます。でポリヌクレオチド鎖では、隣接するヌクレオチドは、あるヌクレオチドのリン酸基と別のヌクレオチドのペントースの 3" ヒドロキシル基の間に形成される共有結合によって互いに接続されます。このような結合はホスホジエステルと呼ばれます。リン酸基は橋を形成します。 1つのペントース環の3"-炭素と次の5-炭素の間。したがって、DNA 鎖の主鎖は糖リン酸残基によって形成されます (図 1.2)。

DNA には 4 種類のヌクレオチドが含まれていますが、長鎖に沿った異なる配列により、非常に多様な分子が生成されます。 DNAのポリヌクレオチド鎖は、らせん階段のように螺旋状にねじれ、アデニンとチミン（結合2本）、グアニンとシトシン（結合3本）の水素結合を利用して相補的な鎖とつながっています。ヌクレオチド A と T、G と C は相補的と呼ばれます。

でその結果、どの生物においても、アデニルヌクレオチドの数はチミジルヌクレオチドの数と等しく、グアニルヌクレオチドの数はシチジルヌクレオチドの数と等しくなります。このパターンは「シャルガフ則」と呼ばれます。この特性のおかげで、一方の鎖のヌクレオチドの配列が、もう一方の鎖のヌクレオチドの配列を決定します。ヌクレオチドを選択的に組み合わせるこの能力は相補性と呼ばれ、この特性は元の分子に基づく新しい DNA 分子の形成 (複製、つまり倍増) の基礎となります。

DNA 分子の鎖は反対方向 (逆平行) を向いています。したがって、1 つのチェーンで 3 インチ端から 5 インチ端への方向を選択すると、この方向の 2 番目のチェーンは最初のチェーンとは反対の方向、つまり 5 インチ端から 3 インチ端への方向になります。言い換えれば、一方のチェーンの「ヘッド」はもう一方のチェーンの「テール」に接続されており、その逆も同様です。

DNA分子のモデルは、DNA分子のプリン塩基とピリミジン塩基の比率に関するE.シャルガフのデータとX線構造解析の結果に基づいて、1953年にアメリカ人科学者J.ワトソンとイギリス人F.クリックによって初めて提案されました。得られた

M. ウィルキンスと R. フランクリン。 DNA 分子の二本鎖モデルの開発により、ワトソン、クリック、ウィルキンスは 1962 年にノーベル賞を受賞しました。

DNA は最大の生体分子です。その長さは 0.25 mm (一部の細菌) から 40 mm (人間) の範囲です。これは、折りたたまれたときの長さが 100 ～ 200 nm に達しない最大のタンパク質分子よりも大幅に大きくなります。 DNA 分子の質量は 6x10-12 g です。

DNA 分子の直径は 2 nm、らせんピッチは 3.4 nm です。ヘリックスの各ターンには 10 対のヌクレオチドが含まれています。らせん構造は、相補的な窒素含有塩基間で発生する多数の水素結合と疎水性相互作用によって維持されます。真核生物の DNA 分子は直鎖状です。逆に、原核生物では、DNA は環状に閉じており、3 端も 5 端もありません。

条件が変化すると、タンパク質と同様に DNA も変化する可能性があります。融解と呼ばれる変性が起こります。徐々に正常な状態に戻ると、DNA が回復します。 DNA の機能は、世代を超えて遺伝情報を保存、伝達、再生産することです。あらゆる細胞の DNA は、特定の生物のすべてのタンパク質に関する情報、つまりどのタンパク質がどの順序でどの量合成されるかについての情報をコード化しています。タンパク質のアミノ酸配列は、いわゆる遺伝 (トリプレット) コードによって DNA に書き込まれます。

DNA の主な特性は複製能力です。

複製は DNA 分子の自己複製のプロセスであり、酵素の制御下で発生します。複製は各核分裂の前に起こります。それは、酵素 DNA ポリメラーゼの作用下で DNA らせんが一時的にほどけることから始まります。水素結合が切れた後に形成されたそれぞれの鎖上で、相補性の原理に従って娘 DNA 鎖が合成されます。合成の材料は核内に存在する遊離ヌクレオチドです (図 1.3)。

したがって、各ポリヌクレオチド鎖は、新しい相補鎖のテンプレートとして機能します (したがって、DNA 分子を倍加するプロセスはテンプレート合成反応に属します)。その結果、2つのDNA分子が生成され、それぞれが親分子からの1本の鎖（半分）が残り、もう1本が新たに合成され、さらに1本の新しい鎖が連続的に合成され、2番目の最初の鎖は短い断片の形で合成されます。次に、DNA リガーゼと呼ばれる特別な酵素によって長い鎖が縫い合わされ、複製の結果、2 つの新しい DNA 分子が元の分子の正確なコピーになります。

複製の生物学的意味は、体細胞の分裂中に起こる母細胞から娘細胞への遺伝情報の正確な伝達にあります。

14. リボ核酸、その種類、構造、目的。

RNA。 RNA 分子の構造は、多くの点で DNA 分子の構造と似ています。ただし、大きな違いがいくつかあります。 RNA 分子には、デオキシリボースの代わりにリボースが含まれ、チミジルヌクレオチド (T) の代わりにウリジルヌクレオチド (U) が含まれています。 DNA との主な違いは、RNA 分子が一本鎖であることです。ただし、そのヌクレオチドは互いに水素結合を形成することができますが (たとえば、tRNA、rRNA 分子)、この場合は相補的なヌクレオチドの鎖内結合について話しています。 RNA 鎖は DNA よりもはるかに短いです。

細胞内には数種類の RNA があり、分子サイズ、構造、細胞内での位置、機能が異なります。

1. メッセンジャーRNA (mRNA)。この種は、サイズと構造が最も不均一です。 mRNA は開いたポリヌクレオチド鎖です。酵素の関与により核内で合成されます。 RNA ポリメラーゼ。合成が行われる DNA 領域に相補的です。その含有量は比較的低い (細胞 RNA の 3 ～ 5%) にもかかわらず、細胞内で重要な機能を果たします。タンパク質合成のマトリックスとして機能し、DNA 分子からタンパク質の構造に関する情報を伝達します。各細胞タンパク質は特定の mRNA によってコードされているため、細胞内のその種類の数はタンパク質の種類の数に対応します。

2. リボソーム RNA (rRNA)。これらは、タンパク質と複合体を形成してリボソームを形成する一本鎖核酸です。タンパク質合成が起こる細胞小器官。リボソーム RNA は核内で合成されます。それらの構造に関する情報は、染色体の二次収縮領域に位置する DNA セクションにコード化されています。細胞内には膨大な数のリボソームが存在するため、リボソーム RNA は細胞内の全 RNA の 80% を占めます。リボソーム RNA は複雑な二次および三次構造を持ち、相補的な部位でループを形成し、これによりこれらの分子が複雑な形状の本体に自己組織化されます。リボソームには、原核生物では 3 種類の rRNA、真核生物では 4 種類の rRNA が含まれています。

3. 輸送 (転移) RNA (tRNA) tRNA 分子は平均 80 個のヌクレオチドで構成されます。細胞内の tRNA 含有量は、全 RNA の約 15% です。 tRNA の機能は、アミノ酸をタンパク質合成部位に輸送することです。細胞内の異なる種類の tRNA の数は少ない(20-60)。それらはすべて同様の空間構成を持っています。鎖内水素結合のおかげで、tRNA 分子はクローバーの葉と呼ばれる特徴的な二次構造を獲得します。 tRNA の 3 次元モデルは少し異なって見えます。 tRNA には 4 つのループがあります: アクセプターループ (アミノ酸結合の部位として機能します)、アンチコドンループ (翻訳中に mRNA 内のコドンを認識します)、および 2 つのサイドループです。

15.細胞内の有機物質とその目的。

で細胞には、構造と機能が異なる多種多様な有機化合物が含まれています。有機物質には、低分子量 (アミノ酸、糖、有機酸、ヌクレオチド、脂質など) と高分子量があります。細胞内の高分子有機化合物のほとんどは生体高分子です。ポリマーは、共有結合によって互いに接続された多数の繰り返し単位、つまりモノマーから構成される分子です。生体高分子、つまり細胞を構成するポリマーには、タンパク質、多糖類、核酸などが含まれます。

有機細胞化合物の特別なグループは脂質 (脂肪および脂肪様物質) です。それらはすべて疎水性化合物です。水には不溶ですが、非極性有機溶媒（クロロホルム、ベンゼン、エーテル）には可溶です。脂質には、中性脂肪、リン脂質、ワックス、ステロイド、およびその他の化合物が含まれます。生体における脂質の機能は多岐にわたります。リン脂質はすべての細胞に存在し、生体膜の基礎として構造的機能を果たしています。ステロイドコレステロールは動物の膜の重要な成分です。中性脂肪やその他の脂質はエネルギー機能を提供します。それらは予備栄養素として生物体内に蓄積されます。 1 g の脂肪が酸化すると 38 kJ のエネルギーが放出され、これは同量のグルコースの酸化の 2 倍です。脂肪のエネルギー機能は、その貯蔵機能に関連しています。体のエネルギー貯蔵量のかなりの部分は脂肪の形で蓄えられます。さらに、脂肪は水の供給源として機能し、酸化中に放出されます。これは、水不足に陥っている砂漠の動物にとって特に重要です。たとえば、ラクダのこぶにある脂肪沈着物です。多くの脂質には保護機能があります。哺乳類では、皮下脂肪は断熱材として機能します。ワックスは羽毛や動物の毛が濡れるのを防ぎます。多くの脂質は体内で調節機能を果たします。たとえば、副腎皮質のホルモンは、その化学的性質によりステロイドです。脂溶性ビタミン A、D、E、K など、一部の脂質は代謝に積極的に関与します。

炭水化物（糖類、糖類）は、一般化学式 Cn(H2O)n を持つ化合物です。ポリマー鎖の結合数に基づいて、炭水化物には 3 つの主要なクラスがあります。単糖類 (単糖)、オリゴ糖 (2 ～ 10 個の単糖分子からなる)、多糖類 (10 個を超える単糖分子からなる) です。。単糖類に含まれる炭素原子の数に応じて、トリオース、テトロース、ペントース、ヘキソース、ヘプトースが区別されます。

で自然界では、最も一般的なのはヘキソース (グルコースとフルクトース) とペントース (リボースとデオキシリボース) です。グルコースは細胞の主なエネルギー源であり、1 g のグルコースが完全に酸化されると、17.6 kJ のエネルギーが放出されます。リボースとデオキシリボースは核酸の一部です。オリゴ糖の中で最も一般的な二糖は、マルトース (麦芽糖)、ラクトース (乳糖)、およびスクロース (ビート糖) です。単糖類と二糖類は水によく溶け、甘みがあります。多糖類は分子量が高く、甘味がなく、水に不溶です。それらは生体高分子です。自然界で最も一般的な多糖類には、グルコースポリマーであるデンプン、グリコーゲン、セルロース、およびグルコサミン残基からなるキチンが含まれます。デンプンは植物の主な貯蔵物質であり、動物のグリコーゲンです。セルロースとキチンは保護機能を果たし、植物、動物、菌類の外皮の強度を確保します。したがって、自然界における炭水化物の主な機能は、エネルギー、貯蔵、構造です。

タンパク質は、アミノ酸をモノマーとする生体高分子です。タンパク質の形成には20種類のアミノ酸が関与しています。タンパク質分子内のアミノ酸は共有ペプチド結合によって結合されています。タンパク質分子には、最大数千のアミノ酸が含まれることがあります。タンパク質分子の空間構成には 4 つのレベルがあります。ポリペプチド鎖内のアミノ酸の配列は、タンパク質の一次構造と呼ばれます。どのタンパク質の分子の一次構造も独特であり、細胞内でのその空間構成、特性、機能を決定します。タンパク質の二次構造は、アミノ酸鎖が折り畳まれて、a ヘリックスおよび b シートと呼ばれる特定の構造になることによって決定されます。タンパク質の二次構造は水素結合によって形成されます。三次構造は、二次構造の要素を持つポリペプチド鎖をコイル (小球) に折りたたむことによって形成され、さまざまなアミノ酸残基間のイオン結合、親水結合、共有結合 (ジスルフィド) 結合によって維持されます。

四次構造は、いくつかのポリペプチド鎖からなるタンパク質の特徴です。加熱などによるタンパク質分子の構造的組織の損失は、変性と呼ばれます。変性は可逆性または不可逆性の場合があります。可逆的な変性では、タンパク質の四次、三次、二次構造は破壊される可能性がありますが、一次構造は破壊されず、通常の状態に戻ると、これにより再生、つまり正常な構成の復元が可能になります。一次構造が損傷すると、変性は不可逆的になります。

タンパク質の最も重要な機能は触媒です。すべての酵素と生物学的触媒はタンパク質です。酵素のおかげで、細胞内の化学反応の速度は何百万倍にも増加します。酵素は非常に特異的であり、各酵素は細胞内の特定の種類の化学反応を触媒します。生物体内で起こるすべての代謝反応は酵素のおかげで可能です。

核酸 (上記の質問 13 を参照)

16. 細胞内のミネラル、その役割、目的。植物および動物細胞における浸透圧プロセス。

ミネラルは、体内の含有量に応じて、多量元素、微量元素、超微量元素の 3 つのグループに分類されます。

主要栄養素は、体内に数十グラムから 1 キログラム以上存在する無機化学物質のグループです。 1日の推奨摂取量は200mg以上です。これらには、カルシウム、マグネシウム、リン、カリウム、ナトリウム、塩素、硫黄が含まれます。マクロエレメントは、すべてのシステムと器官の正常な機能を保証し、体の細胞はマクロエレメントから「構築」されます。それらがなければ、人体の新陳代謝は不可能です。

微量元素にはミネラル物質が含まれており、体内の含有量は数グラムから10分の1グラムの範囲です。それらの必要性はミリグラム単位で計算されますが、それらは生化学プロセスに参加しており、体に必要です。これらには、鉄、銅、マンガン、亜鉛、コバルト、ヨウ素、フッ素、クロム、モリブデン、バナジウム、ニッケル、ストロンチウム、シリコン、セレンが含まれます。最近、ヨーロッパの言語から借用した微量栄養素という用語が使用され始めています。

超微量元素は体内に含まれる量はごくわずかですが、高い生物学的活性を持っています。主な代表例は、金、鉛、水銀、銀、ラジウム、ルビジウム、ウランです。それらの中には、通常の食品に含まれる量が少ないだけでなく、比較的大量に摂取した場合に毒性を示すものもあります。ミネラル物質 - 体内の役割ミネラルは人体の中で大きく多様な役割を果たしています。これらはその構造の一部であり、多数の重要な機能を実行します。

1. 水と塩の代謝を調節します。

2. 細胞および細胞間液の浸透圧を維持します。

3. 酸塩基バランスを維持します。

4. 神経と心臓の正常な機能を確保する-血管、消化器系、その他のシステム。

5. 造血および血液凝固のプロセスを提供します。

6. これらは酵素、ホルモン、ビタミンの一部であるか、それらの作用を活性化するため、あらゆる種類の代謝に関与します。

7. それらは、細胞の正常な機能、神経インパルスの伝導、および筋線維の収縮に必要な膜内外電位を調節します。

8. 身体の構造的完全性を維持します。

9. それらは体の組織、特にリンとカルシウムが主な構造成分である骨の構築に関与します。

10. それらは血液の正常な塩組成を維持し、血液を形成する元素の構造に関与します。

11.体の保護機能、免疫力に影響を与えます。

12. それらは食物の必須部分であり、食事中のそれらの欠乏または過剰が長期間続くと、代謝障害やさらには病気につながります。

浸透圧とは、半透膜で隔てられた 2 つの溶液からなる系で起こる現象を指します。植物細胞では、半透膜の役割は細胞質の境界層である形質膜と液胞体によって行われます。

原形質膜は、細胞膜に隣接する細胞質の外膜です。液胞体は、液胞を取り囲む細胞質の内膜です。液胞は、炭水化物、有機酸、塩、低分子量タンパク質、色素の水溶液である細胞液で満たされた細胞質の空洞です。

細胞液中の物質の濃度と外部環境（土壌、水域）中の物質の濃度は通常同じではありません。細胞内の物質の濃度が外部環境よりも高い場合、環境からの水は、逆方向、つまり細胞から環境への拡散よりも速い速度で細胞内、より正確には液胞に拡散します。細胞液に含まれる物質の濃度が高くなるほど、細胞を吸い取る力である吸引力が強くなります。<всасывает воду>。細胞内への水の侵入により細胞液の量が増加すると、膜にしっかりとフィットする細胞質にかかる圧力が増加します。細胞が水で完全に飽和すると、その体積は最大になります。高い状態によって引き起こされる細胞内部の緊張状態

水分含量と細胞内容物の膜上での展開圧力を膨圧と呼びます。膨張は、器官がその形状 (葉、木質化していない茎など) と空間内での位置を保持すること、および機械的要因の作用に対する抵抗性を確実に保持することを保証します。細胞が高張溶液中にあり、その濃度が細胞液の濃度よりも高い場合、細胞液からの水の拡散速度は、周囲の溶液から細胞への水の拡散速度を超えます。細胞からの水の放出により、細胞液の量が減少し、膨圧が減少します。細胞液胞の体積の減少は、膜からの細胞質の分離を伴います - 原形質溶解が発生します。

17. 細胞内のタンパク質の生合成。

タンパク質の生合成はあらゆる生きた細胞で起こります。これは、細胞小器官を構築するためにタンパク質が合成される若い成長細胞、および酵素タンパク質やホルモンタンパク質が合成される分泌細胞で最も活性が高くなります。

タンパク質の構造を決定する主な役割は DNA に属します。 1 つのタンパク質の構造に関する情報を含む DNA を遺伝子と呼びます。 DNA 分子には数百の遺伝子が含まれています。 DNA 分子には、タンパク質のアミノ酸配列のコードが、特異的に一致するヌクレオチドの形で含まれています。 DNA暗号はほぼ完全に解読された。その本質は次のとおりです。各アミノ酸は、隣接する 3 つのヌクレオチドからなる DNA 鎖のセクションに対応します。

たとえば、T-T-T セクションはアミノ酸のリジンに対応し、A-C-A セクションはシスチン、C-A-A はバリンなどに対応します。アミノ酸は 20 種類あり、3 つのヌクレオチド 4 つの可能な組み合わせの数は 64 です。したがって、トリプレットは次のようになります。すべてのアミノ酸をコードするのに十分な量が含まれています。

タンパク質合成は複雑な多段階プロセスであり、マトリックス合成の原理に従って進行する一連の合成反応を表します。

DNA は細胞核に存在し、タンパク質合成は細胞質で行われるため、DNA からリボソームに情報を伝達する媒介物が存在します。このメッセンジャーはmRNAです。 : タンパク質生合成では、細胞のさまざまな部分で発生する次の段階が決定されます。

1. 最初の段階は合成です i-RNA は核内で発生し、その間に DNA 遺伝子に含まれる情報が i-RNA に転写されます。このプロセスは転写と呼ばれます（ラテン語の「転写」-書き換えから）。

2. 第二段階では、アミノ酸が分子と結合します。 tRNAは、3つのヌクレオチド（アンチコドン）から連続して構成されており、これを利用してトリプレットコドンが決定されます。

3. 第 3 段階は、翻訳と呼ばれるポリペプチド結合の直接合成プロセスです。それはリボソームで発生します。

4. 第 4 段階では、タンパク質の二次および三次構造の形成、つまり最終的なタンパク質構造の形成が起こります。

したがって、タンパク質生合成の過程では、DNA に含まれる正確な情報に従って新しいタンパク質分子が形成されます。このプロセスにより、タンパク質、代謝プロセス、細胞の成長と発達、つまり細胞のすべての生命プロセスが確実に更新されます。

18.細胞内のエネルギー代謝。

体が機能するにはエネルギーが必要です。植物は光合成中に太陽エネルギーを有機物に蓄積します。エネルギー代謝の過程で、有機物が分解され、化学結合のエネルギーが放出されます。一部は熱の形で放散され、一部は ATP 分子に蓄えられます。動物では、エネルギー代謝は 3 段階で起こります。

最初の段階は準備段階です。食物は複雑な高分子化合物の形で動物や人間の体内に入ります。これらの物質は、細胞や組織に入る前に、細胞に吸収されやすい低分子物質に分解する必要があります。最初の段階では、水の関与により有機物質の加水分解が起こります。これは、多細胞動物の消化管、単細胞動物の消化液胞、およびリソソームの細胞レベルで酵素の作用下で発生します。準備段階の反応:

タンパク質 + H20 -> アミノ酸 + Q;

脂肪 + H20 -> グリセロール + 高級脂肪酸 + Q; 多糖類 -> グルコース + Q.

哺乳動物と人間では、タンパク質は胃と十二指腸で酵素 - ペプチド加水分解酵素（ペプシン、トリプシン、ケモトリプシン）の作用下でアミノ酸に分解されます。多糖類の分解は酵素プチアリンの作用下で口腔内で始まり、その後アミラーゼの作用下で十二指腸で継続します。そこではリパーゼの働きにより脂肪も分解されます。この場合に放出されるすべてのエネルギーは熱の形で放散されます。

生成された低分子物質は血液に入り、あらゆる臓器や細胞に届けられます。細胞内では、それらはリソソームに入るか、細胞質に直接入ります。リソソームの細胞レベルで切断が起こると、物質はすぐに細胞質に入ります。この段階では、物質は細胞内で分解される準備が整います。

第 2 段階は無酸素酸化です。第 2 段階は酸素の非存在下で細胞レベルで行われます。それは細胞の細胞質で起こります。細胞内の重要な代謝物質の 1 つであるグルコースの分解を考えてみましょう。他のすべての有機物質（脂肪酸、グリセロール、アミノ酸）は、さまざまな段階でその変換プロセスに引き込まれます。グルコースの無酸素分解は解糖と呼ばれます。グルコースは一連の連続的な変換を受けます (図 16)。まず、フルクトースに変換され、リン酸化されます。

2 つの ATP 分子によって活性化され、フルクトース二リン酸に変換されます。次に、6 炭素の炭水化物分子は 2 つの 3 炭素の化合物、つまり 2 つのグリセロリン酸 (トリオース) 分子に分解されます。一連の反応の後、それらは酸化されてそれぞれ 2 個の水素原子が失われ、2 分子のピルビン酸 (PVA) に変換されます。これらの反応の結果、4 つの ATP 分子が合成されます。最初に 2 つの ATP 分子がグルコースの活性化に費やされるため、合計結果は 2 ATP になります。したがって、グルコースの分解中に放出されるエネルギーの一部は 2 つの ATP 分子に蓄えられ、一部は熱の形で消費されます。グリセロリン酸の酸化中に除去された 4 つの水素原子は、水素キャリア NAD+ (ニコチンアミドジヌクレオチドリン酸) と結合します。 NADP+ と同じ水素キャリアですが、エネルギー代謝反応に関与します。

第三段階は生物学的酸化、つまり呼吸です。この段階は酸素の存在下でのみ発生し、酸素と呼ばれます。それはミトコンドリアで発生します。

細胞質からのピルビン酸はミトコンドリアに入り、そこで二酸化炭素分子を失い、活性化剤および担体であるコエンザイム-Aと結合して酢酸に変換されます（図17）。結果として生じるアセチル CoA は、一連の循環反応に入ります。無酸素分解の生成物である乳酸、エチルアルコールも、酸素によりさらに変化し、酸化を受けます。動物組織内の酸素不足により乳酸が生成されると、ピルビン酸に変換されます。エチルアルコールは酢酸に酸化され、CoAに結合します。

酢酸が変換される環状反応は、ジカルボン酸およびトリカルボン酸のサイクル、またはこれらの反応を最初に説明した科学者の名前にちなんでクレブスサイクルと呼ばれます。一連の連続反応の結果として、脱炭酸、つまり二酸化炭素の除去と酸化、得られた物質からの水素の除去が起こります。炭酸

PVC の脱炭酸中およびクレブス回路で生成されるガスはミトコンドリアから放出され、その後呼吸中に細胞および身体から放出されます。したがって、有機物質の脱炭酸中に二酸化炭素が直接生成されます。中間物質から除去されたすべての水素は NAD+ トランスポーターと結合し、NAD 2H が形成されます。光合成中、二酸化炭素は中間物質と結合し、水素で還元されます。ここではプロセスが逆になります。

次に、NAD 2H 分子の経路を追跡してみましょう。それらは、酵素の呼吸鎖が位置するミトコンドリアのクリステに到着します。この鎖では、水素がキャリアから引き抜かれ、同時に電子が除去されます。還元された NAD 2H の各分子は、2 つの水素と 2 つの電子を供与します。取り出された電子のエネルギーは非常に高いです。それらは、タンパク質であるシトクロムで構成される酵素の呼吸鎖に入ります。この系をカスケード的に移動すると、電子はエネルギーを失います。このエネルギーにより、ATP アーゼという酵素の存在下で ATP 分子が合成されます。これらのプロセスと同時に、水素イオンが膜を通って外側に送り出されます。解糖系 (2 分子) とクレブス回路での反応の結果 (10 分子) で形成された 12 分子の NAD-2H が酸化される過程で、36 個の ATP 分子が合成されます。水素酸化のプロセスと組み合わせた ATP 分子の合成は、酸化的リン酸化と呼ばれます。このプロセスは、1931 年にロシアの科学者 V.A. エンゲルハルトによって初めて説明されました。最後の電子受容体は、呼吸中にミトコンドリアに入る酸素分子です。膜の外側の酸素原子は電子を受け取り、マイナスに帯電します。プラスの水素イオンはマイナスに帯電した酸素と結合して水分子を形成します。大気中の酸素は水分子の光分解中の光合成の結果として形成され、水素は二酸化炭素を減らすために使用されることを思い出してください。エネルギー交換の過程で、水素と酸素が再結合して水に変換されます。

19.真核細胞における遺伝装置の構成。体細胞ゲノム。真核細胞の遺伝装置は核内に位置し、膜で保護されています。真核生物の DNA は直線状で、50/50 の比率でタンパク質に結合しています。それらは染色体を形成します。真核生物とは異なり、原核生物の DNA は環状で裸で (タンパク質にほとんど結合していない)、細胞質の特別な領域 (核様体) に存在し、膜を使用して細胞質の残りの部分から分離されています。真核細胞は、有糸分裂、減数分裂、またはこれらの方法の組み合わせによって分裂します。真核生物の生活環は 2 つの核段階で構成されます。最初の段階 (ハプロフェーズ) は、単一セットの染色体によって区別されます。第 2 相 (二倍相) では、2 つの一倍体細胞が融合して、二重セットの染色体を含む二倍体細胞を形成します。数回の分裂の後、細胞は再び一倍体になります。

ゲノムには 24 本の異なる染色体があり、そのうち 22 本は性に影響を与えず、2 本の染色体 (X と Y) が性別を決定します。 1 番から 22 番までの染色体には、サイズが小さい順に番号が付けられます。体細胞は通常、23 対の染色体を持っています。それぞれの親からそれぞれ 1 番から 22 番までの染色体が 1 コピーあり、母親からの X 染色体と父親からの Y または X 染色体も含まれます。体細胞には合計 46 本の染色体が含まれていることがわかります。

20.遺伝子、遺伝子型、ホモ接合性およびヘテロ接合性。表現型の遺伝的決定。遺伝子は、生物の遺伝の構造的および機能的な単位です。遺伝子

特定のポリペプチドまたは機能的 RNA の配列を指定する DNA のセクションです。遺伝子 (より正確には、遺伝子対立遺伝子) は、生殖中に親から子に伝わる生物の遺伝的特徴を決定します。同時に、一部の細胞小器官 (ミトコンドリア、色素体) は、生物のゲノムの一部ではなく、その特性を決定する独自の DNA を持っています。

一部の生物（ほとんどが単細胞）では、生殖と関係のない水平遺伝子伝達が見られます。

「遺伝子」という用語は、ウィリアム・ベイトソンによって「遺伝学」という用語が作られてから 3 年後、1909 年にデンマークの植物学者ヴィルヘルム・ヨハンセンによって作られました。

遺伝子の特性:

1. 安定性 - 構造を維持する能力。

2. 不安定性 - 繰り返し突然変異する能力。

3. 多重対立遺伝子 - 多くの遺伝子が複数の分子形態で集団内に存在します。

4. 対立遺伝子 - 二倍体生物の遺伝子型には、遺伝子の型が 2 つだけあります。

5. 特異性 - 各遺伝子は独自の形質をコード化します。

6. 多面発現性 - 遺伝子の複数の効果。

7. 表現力 - 形質における遺伝子の発現の程度。

8. 浸透率 - 表現型における遺伝子の発現頻度。

9. 増幅 - 遺伝子のコピー数を増やすこと。

遺伝子型、生物のすべての遺伝子。これらが一緒になって生物のすべての特性、つまり表現型を決定します。ゲノムが種の遺伝的特徴である場合、遺伝子型は特定の生物の遺伝的特徴（構成）です。特定の形質の遺伝を研究する場合、すべての遺伝子が遺伝子型と呼ばれるわけではなく、これらの形質を決定する遺伝子のみが遺伝子型と呼ばれます。

遺伝子型は、自律的で独立して動作する遺伝子の機械的な合計ではなく、複雑で統合されたシステム、つまり各遺伝子の働きと実行が他の遺伝子の影響に依存する遺伝子型環境です。したがって、対立遺伝子の相互作用では、優性と劣性の単純なケースに加えて、不完全優性、共優性（一度に 2 つの対立遺伝子の発現）、および過剰優性（ホモ接合体と比較してヘテロ接合体の形質のより強い発現）が考えられます。。

同じ遺伝子型を持つ個体でも、異なる環境条件下で発育すると、異なる表現型を持つ可能性があります。この点に関して、遺伝学は反応規範、つまり、さまざまな環境条件の影響下で特定の遺伝子型の表現型が変化する可能性がある境界という考えを発展させました。したがって、表現型の変動の範囲も遺伝子型によって決まります。言い換えれば、表現型は遺伝子型と外部環境の相互作用の結果です。栄養繁殖やクローン作成を通じて同じ遺伝子型を持つ細胞や個体を取得することは、農業、医学、バイオテクノロジーにおける科学的問題と実際的な問題の両方を解決するために重要です。

ホモ接合性は、相同染色体が特定の遺伝子と同じ形式を持つ、生物の遺伝装置の状態です。遺伝子がホモ接合状態に移行すると、体の構造と機能 (表現型) に劣性対立遺伝子が現れます。ヘテロ接合性では、その影響は優性対立遺伝子によって抑制されます。ホモ接合性のテストは、特定の種類の交雑中に分離が存在しないことです。ホモ接合生物は、特定の遺伝子に対して 1 種類の配偶子のみを生成します。

ヘテロ接合性は、あらゆる雑種生物に固有の状態であり、その相同染色体が特定の遺伝子の異なる形態 (対立遺伝子) を持っているか、遺伝子の相対的な位置が異なっています。「ヘテロ接合性」という用語は、1902 年にイギリスの遺伝学者 W. ベイトソンによって初めて導入されました。ヘテロ接合性は、異なる遺伝的または構造的組成の配偶子が融合してヘテロ接合体になるときに発生します。構造的ヘテロ接合性は、減数分裂または有糸分裂で見られる相同染色体の 1 つの染色体再配列が発生したときに発生します。ヘテロ接合性は試験交配を使用して明らかにされます。ヘテロ接合性は、原則として、性的過程の結果ですが、突然変異の結果として生じることもあります。で

ヘテロ接合性とは、有害で致死的な劣性対立遺伝子の影響が、対応する優性対立遺伝子の存在によって抑制され、この遺伝子がホモ接合状態に移行した場合にのみ現れます。したがって、ヘテロ接合性は自然集団に広く普及しており、明らかにヘテロシスの原因の 1 つとなっています。ヘテロ接合性における優性対立遺伝子のマスキング効果が、集団内で有害な劣性対立遺伝子の存続と蔓延（いわゆるヘテロ接合性保菌）の原因です。

表現型（ギリシャ語のファイノティップから - 私は明らかにします、私は明らかにします）は、発達の特定の段階で個人に固有の一連の特性です。表現型は、多くの環境要因によって媒介される遺伝子型に基づいて形成されます。二倍体生物では、表現型に優性遺伝子が現れます。

表現型は、個体発生 (個体の発生) の結果として獲得される生物の一連の外部および内部特性です。

まず、遺伝物質によってコードされている分子や構造のほとんどは、表現型の一部ではありますが、生物の外観では目立ちません。たとえば、これはまさに人間の血液型の場合に当てはまります。したがって、表現型の拡張定義には、技術的、医学的、または診断的手法によって検出できる特徴が含まれる必要があります。さらに、より根本的な拡張には、後天的な行動や、環境に対する生物の影響や他の生物の影響も含まれる可能性があり、表現型は環境要因に対する遺伝情報の「実行」として定義できます。最初の近似として、表現型の 2 つの特徴について話すことができます。a) 除去方向の数は、表現型が敏感な環境要因の数、つまり表現型の次元を特徴づけます。 b) 除去の「距離」は、特定の環境要因に対する表現型の感受性の程度を特徴付けます。これらの特徴が総合的に表現型の豊かさと発達を決定します。表現型がより多次元であり、より敏感であるほど、表現型が遺伝子型から離れるほど、より豊かになります。

21.遺伝子コード、その特性:

遺伝暗号は、タンパク質分子のアミノ酸の配列を制御する、DNA 分子のヌクレオチドの配置に関するシステムです。

自然界に存在するさまざまなタンパク質の中には、約 20 種類の異なるアミノ酸が発見されています。このような数のヌクレオチドを暗号化するには、各アミノ酸が隣接する 3 つのヌクレオチドで暗号化されるトリプレットコードによってのみ、十分な数のヌクレオチドの組み合わせを提供できます。この場合、4 つのヌクレオチドから = 64 個のトリプレットが形成されます。 2 つのヌクレオチドで構成されるコードでは、= 16 個の異なるアミノ酸のみを暗号化できます。

1) 同じアミノ酸が異なるトリプレットによってコードされる場合があります (コドン同義語)。このコードは次のように呼ばれます退化または冗長です。重複したトリプレットは 3 番目のヌクレオチドが異なります。

2) DNA 分子では、各ヌクレオチドは次の部分のみに含まれます。任意の 1 つのコドン。したがって、DNAコードは重複しないこと。連続– ヌクレオチド配列はギャップなくトリプレットごとに読み取られます。 Doc-vom 非重複遺伝子。このコードは、DNA 内の 1 つのヌクレオチドを置換するときに、ペプチド内の 1 つのアミノ酸のみを置換するように機能します。

3) 特異性 - 各トリプレットは、1 つの特定のアミノ酸のみをコードできます。

4) 多用途性 (異なる種の生物におけるコードの完全な対応。）遺伝コードは、生物学的進化の過程における地球上の多様性全体の起源の統一性を示します。

トリプレットの配列はタンパク質分子内のアミノ酸の順序を決定します。つまり、共線性が発生します。言い換えれば、共線性は、対応するコドンが遺伝子内に位置するタンパク質内のアミノ酸配列を生み出す特性です。これは、ポリペプチド鎖内の各アミノ酸の位置が遺伝子の特定の領域に依存することを意味します。タンパク質内の核酸コドンとそれに対応するアミノ酸が同じ線形順序で配置されている場合、遺伝暗号は共線的であるとみなされます。

22. 染色体の構造、その種類、ヒト核型における分類。

染色体という用語は、1888 年にドイツの形態学者 W. Waldeyer によって提案されました。彼は、この用語を、塩基性染料 (ギリシャ語のクロム (色、塗料、および体) でよく染色される真核細胞の核内構造を指すために使用しました)。

化学。染色体構成:

それらは主に DNA とタンパク質で構成され、クロマチンと呼ばれる核タンパク質複合体を形成します。この複合体は、塩基性色素で染色できることからその名前が付けられました。クロマチンは、ヒストンタンパク質と非ヒストンタンパク質の 2 種類のタンパク質で構成されています。

ヒストンは、HI、H2A、H2B、NZ、H4 の 5 つのフラクションで表示されます。プラスに帯電した塩基性タンパク質であるため、DNA 分子と非常に強固に結合し、DNA 分子に含まれる生物学的情報を読み取ることができません。これが彼らの規制上の役割です。さらに、これらのタンパク質は構造機能を実行し、染色体内の DNA の空間構成を確保します。

非ヒストンタンパク質画分の数は 100 を超えています。その中には、RNA の合成とプロセシング、DNA の複製と修復のための酵素が含まれています。染色体の酸性タンパク質も構造的および調節的な役割を果たします。染色体には、DNA とタンパク質に加えて、RNA、脂質、多糖類、金属イオンも含まれています。

染色体 RNA は、合成部位からまだ出ていない転写産物によって部分的に表されます。一部の画分には調節機能があります。

染色体構成要素の調節的役割は、DNA 分子からの情報のコピーを禁止または許可することです。

DNA:ヒストン:非ヒストンタンパク質:RNA:脂質の質量比は、1:1:(0.2-0.5):(0.1-0.15):(0.01--0.03)である。他の成分も少量含まれています。

染色体の形態

光学顕微鏡検査。有糸分裂の前半では、染色分体は、両方の姉妹染色分体に共通する染色体の特別に組織化された領域である一次収縮領域 (セントロメアまたは動原体) で互いに接続された 2 つの染色分体で構成されます。有糸分裂の後半では、染色分体が互いに分離します。それらは単糸状を形成します娘の染色体娘細胞間に分布します。

∙ 同等の武装、またはメタセントリック（中央にセントロメアがある）、

∙ 不等腕、またはサブメタセントリック（セントロメアが一方の端に移動している）、

∙ 棒状、またはアクロセントリック（セントロメアが染色体のほぼ端に位置する）、

∙ 点 - 非常に小さく、形状を判断するのが困難です。

特定の種類の生物の細胞に特徴的な染色体の完全なセットのすべての構造的および量的特徴のセットは、核型と呼ばれます。

将来の生物の核型は、2 つの生殖細胞 (精子と卵子) の融合中に形成されます。この場合、それらの染色体セットは結合されます。成熟した生殖細胞の核には、染色体のセットの半分（ヒトの場合 - 23）が含まれています。このような単一セットの染色体は、生殖細胞の染色体に似ており、一倍体と呼ばれ、n と指定されます。卵子が精子によって受精すると、種固有の核型が新しい生物に再作成され、ヒトでは 46 本の染色体がその核型に含まれます。通常の体細胞の完全な染色体構成は二倍体 (2n) です。二倍体のセットでは、各染色体には、サイズとセントロメアの位置が類似した別のペアの染色体があります。このような染色体は相同染色体と呼ばれます。相同染色体は見た目が似ているだけでなく、同じ特性を担う遺伝子も含まれています。

女性の核型には通常 2 本の X 染色体が含まれており、46、XX と書くことができます。人間の核型には、X 染色体と Y 染色体 (46、XY) が含まれます。残りの 22 対の染色体はすべてと呼ばれます。

常染色体。常染色体グループ:

∙ グループ A には、最も長い染色体 3 対（1、2、 3番目）;

∙ グループ B は 2 対の大きなサブメタセントリック染色体 (4 対と 4 対) を組み合わせています。 5番目）。

∙ グループ C には、7 対の中型のメタセントリック常染色体が含まれます（ 6日から12日）。形態学的特徴に基づいて、染色体 X をこのグループと区別することは困難です。

∙ 中程度のアクロセントリック染色体 13、14、および 15組目はグループDに入ります。

∙ 3 対の小さなサブメタセントリック染色体がグループ E (16、17、および 18日）。

∙ 最小のメタセントリック染色体 (19 および 20) がグループ F を構成します。

21 番目と 22 番目の短い先端動原性染色体のペアはグループ G に含まれます。Y 染色体は形態学的にこのグループの常染色体と非常に似ています。

23. T. モーガンの染色体理論。

遺伝の染色体理論 - 数世代にわたる遺伝情報の伝達は染色体の伝達と関連しており、遺伝子は特定の直線的な配列で配置されているという理論。

1. 遺伝の物質的伝達者 - 遺伝子は染色体に位置し、互いに一定の距離を置いて直線的に染色体内に位置します。

2. 同じ染色体上にある遺伝子は同じ連鎖グループに属します。結合基の数は染色体の一倍体数に対応します。

3. 遺伝子が同じ染色体上に位置する形質は、連鎖的に遺伝します。

4. ヘテロ接合性の親の子孫では、減数分裂の過程での交雑の結果として、染色体の下側のペアに位置する遺伝子の新しい組み合わせが生じることがあります。

5. 交叉の頻度は、交叉個体の割合によって決まり、遺伝子間の距離に依存します。

6. 染色体上の遺伝子の直線的な配置と、遺伝子間の距離の指標としての交差の頻度に基づいて、染色体地図を構築できます。

T. モーガンと彼の同僚の研究は、個々の遺伝子によって表される遺伝物質の主な担体としての染色体の重要性を確認しただけでなく、染色体の長さに沿った染色体の位置の直線性も確立しました。

遺伝の物質的基質と染色体の変動性との関連性の証明は、一方では、G. メンデルによって発見された形質の遺伝パターンと、有糸分裂、減数分裂、および受精中の染色体の挙動との厳密な対応であった。一方、T. モーガンの研究室では、特殊なタイプの形質の遺伝が発見されました。これは、対応する遺伝子と X 染色体のつながりによってよく説明されました。私たちはショウジョウバエにおける目の色の性連鎖遺伝について話しています。

遺伝子複合体の担体としての染色体という考えは、多数の親の特徴が何世代にもわたって伝達される間に相互に連鎖的に遺伝するという観察に基づいて表現されました。非代替形質のこの連鎖は、1 つの染色体上に対応する遺伝子が配置されることによって説明されます。染色体は、細胞や生物の世代にわたって遺伝子の構成を保存するかなり安定した構造です。

染色体遺伝理論によると、1本の染色体を構成する遺伝子の全体が形成されます。クラッチグループ。各染色体はユニークです

そこに含まれる遺伝子のセット。したがって、特定の種の生物の遺伝物質内の結合グループの数は、その生殖細胞の半数体セット内の染色体の数によって決まります。受精中に、二倍体のセットが形成され、各連鎖グループは、対応する遺伝子複合体の元の対立遺伝子セットを保持する父方染色体と母方染色体の2つの変異体によって表されます。

各染色体上の遺伝子の直線状の配置という考えは、相同染色体に含まれる母方遺伝子複合体と父方遺伝子複合体の間で頻繁に起こる組換え（交換）の観察に基づいて生まれました。組換えの頻度は、特定の連鎖グループ内の遺伝子の各ペアで一定の恒常性によって特徴付けられ、ペアが異なると異なることが判明しました。この観察により、組換えの頻度と染色体上の遺伝子配列との間の関連性、および減数分裂の前期 I においてホモログ間で起こる交叉プロセスを示唆することが可能になりました (セクション 3.6.2.3 を参照)。

遺伝子の線形分布という考え方は、染色体内の遺伝子間の距離に対する組換え頻度の依存性をよく説明しました。

非代替的形質の連鎖遺伝の発見は、遺伝子解析のハイブリッド学的手法を使用して染色体の遺伝地図を構築する技術の開発の基礎を形成しました。

こうして、20世紀初頭。真核細胞における遺伝物質の主な運搬人としての染色体の役割は、反論の余地なく証明されました。このことは、染色体の化学組成を研究することによって確認されました。

24. 体細胞の分裂。有糸分裂の段階の特徴。

体細胞とその核の分裂 (有糸分裂) は、染色体の複雑な多段階変化を伴います: 1) 有糸分裂の過程で、2 つの姉妹の形成を伴う DNA 分子の相補的複製に基づいて、各染色体の倍加が発生します。セントロメアでつながった糸状のコピー (染色分体)。 2) その後、姉妹染色分体が分離され、娘細胞の核上に均等に分布します。

その結果、染色体セットと遺伝物質の同一性は分裂中の体細胞内で維持されます。

生涯を通じて細胞分裂を行わない高度に分化した有糸分裂細胞であるニューロンについては、特に言及する必要があります。損傷因子の作用に応じたニューロンの代償能力は、細胞内再生と非分裂核での DNA 修復に限定されており、これが遺伝性および非遺伝性の神経病理学的プロセスの特異性を主に決定します。

有糸分裂は細胞核の複雑な分裂であり、その生物学的重要性は、娘細胞の核間で、娘染色体が含む遺伝情報とまったく同一に分布することにあり、この分裂の結果、娘細胞の核は次のようになります。母細胞と量と質が同一の染色体のセット。

染色体は遺伝の主な基質であり、独立した複製能力が証明されている唯一の構造です。再複製が可能な他のすべての細胞小器官は、核の制御下でそれを実行します。この点において、染色体の数を一定に維持し、娘細胞間で均等に分配することが重要であり、これは有糸分裂の機構全体によって達成されます。植物細胞におけるこの分裂方法は、1874 年にロシアの植物学者 I. D. チスチャコフによって発見され、動物細胞では 1878 年にロシアの組織学者 P. I. ペレメシュコ (1833-1894) によって発見されました。

で有糸分裂の過程では (図 2.15)、前期、前中期、中期、後期、終期の 5 つの段階が順番に発生します。これらのフェーズは、互いにすぐに続き、知覚できない遷移によって接続されます。それぞれの前のものによって、次のものへの移行が決まります。

で細胞が分裂を始めると、染色体は多数の細くて弱い螺旋状の糸が集まったボールのような外観になります。このとき、各染色体は 2 つの姉妹染色分体で構成されます。染色分体の形成は、マトリックスの原理に従って起こります。 DNA 複製の結果として生じる有糸分裂周期の S 期間。

前期の非常に初期に、場合によってはその開始前に、中心小体が 2 つに分割され、それぞれの方向に分岐します。

核の極。同時に、染色体はねじれ（らせん化）のプロセスを受け、その結果、染色体は大幅に短くなり、太くなります。染色分体は互いにいくらか遠ざかり、セントロメアによってのみ接続されたままになります。染色分体の間に隙間が生じます。動物細胞の前期の終わりに近づくと、中心小体の周りに放射状の図形が形成されます。ほとんどの植物細胞には中心小体がありません。

前期の終わりまでに、核小体は消失し、核膜はリソソームからの酵素の作用で溶解し、染色体は細胞質に浸されます。同時に、細胞の極から（中心小体がある場合はそれらから）伸びる糸で構成されるアクロマチンの図形が表示されます。無彩色フィラメントは染色体のセントロメアに付着しています。紡錘体に似た特徴的な形状が形成される。電子顕微鏡の研究により、紡錘糸が管、細管であることが示されました。

前中期では、細胞の中心に細胞質があり、その粘度はわずかです。それに浸された染色体は細胞の赤道に向けられます。

中期では、染色体は赤道で秩序のある状態になります。すべての染色体がはっきりと見えるため、この段階で核型の研究（数の数え、染色体の形状の研究）が正確に行われます。このとき、各染色体は 2 つの染色分体から構成され、その末端は分岐しています。したがって、中期プレート (および中期染色体のイディオグラム) では、染色体は A 型になります。染色体の研究はこの段階で正確に行われます。

後期では、各染色体はその領域を含む全長に沿って縦方向に分割されます。

セントロメア、より正確には染色分体の分岐が起こり、それらは姉妹染色体、つまり娘染色体になります。それらは棒状の形状をしており、一次くびれの領域で湾曲しています。紡錘糸が収縮して極に向かって移動し、その後ろで娘染色体が極に向かって分岐し始めます。彼らの発散は迅速に行われ、

あたかも命令されたかのように、全員が同時に。これは、細胞分裂のフィルム映像によってはっきりと示されています。暴力的なプロセスは細胞質でも発生し、映画では沸騰した液体に似ています。

終期中に、娘染色体は極に到達します。この後、染色体は失われ、明確な輪郭が失われ、その周囲に核膜が形成されます。核は間期母細胞と同様の構造を獲得します。核小体が回復します。

25. ヒト生殖細胞、その構造。卵の構造の種類。

有性生殖に参加するために、生殖機能を確保するために特殊化された細胞である配偶子が親生物で生成されます。

母方の配偶子と父方の配偶子の融合により、個体発生の最初の初期段階にある娘個体である細胞である接合子が出現します。

U 一部の生物では、構造的に区別できない配偶子の結合の結果として接合子が形成されます。そのような場合に私たちが話すのは、アイソガミー。

U ほとんどの種では、構造的および機能的特徴に従って、生殖細胞は次のように分類されます。

母親（卵子）と父親（精子）です。原則として、卵子と精子は、女性（女性）と男性（男性）という異なる生物によって生成されます。この現象は、配偶子が卵子と精子に、個体が雌と雄に分裂することにあります。性的二型 (図 5.1; 5.2)。自然界におけるその存在は、雄または雌の配偶子、雄または雌による有性生殖の過程で解決される課題の違いを反映しています。

人間の男性の生殖細胞 - 精子、または精子は長さ約70ミクロンで、頭、首、尾があります。

精子は細胞膜で覆われており、その前部には卵子の受容体を確実に認識できる受容体が含まれています。

精子の頭部には、半数体の染色体のセットを備えた小さな高密度の核が含まれています。核の前半分は平らな嚢で覆われており、これが精子キャップを構成します。これには先体（ギリシャ語のasgo（先端）、soma（体）から）が含まれています。

改変されたゴルジ複合体からなる。先体には一連の酵素が含まれています。人間の精子の核には、

頭部の大部分には23本の染色体が含まれており、そのうちの1本は性染色体（XまたはY）で、残りは常染色体です。精子の尾部は、中間部分、主要部分、および末端部分で構成されます。

精子を電子顕微鏡で観察したところ、頭部の原形質がコロイドではなく液晶状態であることが判明した。これにより、環境の悪影響に対する精子の耐性が得られます。たとえば、未熟な生殖細胞と比較して、電離放射線による損傷が少ないです。

すべての精子は同じ（負の）電荷を帯びているため、精子同士がくっつくことはありません。

人は約2億個の精子を生成します

卵子または卵母細胞（ラテン語の ovum - 卵に由来）、精子よりも計り知れないほど少ない量で成熟します。女性の性周期（24〜28日）の間に、原則として1個の卵子が成熟します。したがって、出産期間中に約400個の成熟した卵が形成されます。

卵巣から卵子が放出されることを排卵といいます。卵巣から放出された卵母細胞は卵胞細胞の冠に囲まれており、その数は3〜4千個に達し、卵管（卵管）の線毛によって拾われ、それに沿って移動します。ここで生殖細胞の成熟が終わります。卵球形をしており、精子よりも細胞質の体積が大きく、独立して動く能力を持っていません。

構造。人間の卵子の直径は約130ミクロンです。細胞膜の隣には光沢のある、または透明なゾーンがあり、その後に濾胞細胞の層があります。女性の生殖細胞の核は、X 性染色体を含む一倍体の染色体セット、明確に定義された核小体、核鞘内の多くの細孔複合体を持っています。

で卵母細胞の成長期間中、核内では集中的な mRNA および rRNA 合成プロセスが発生します。

で細胞質ではタンパク質合成装置（小胞体、リボソーム）やゴルジ装置が発達しています。ミトコンドリアの数は中程度で、集中的な合成が行われる卵黄核の近くに位置しています。

卵黄には細胞中心がありません。発生の初期段階では、ゴルジ体は核の近くに位置し、卵の成熟中に細胞質の周縁部に移動します。

卵は、保護機能を実行し、必要な種類の代謝を提供する細胞で覆われており、有胎盤哺乳類では、子宮壁に胚を導入する役割を果たし、また他の機能も実行します。

卵の細胞膜には、卵胞細胞の突起の間に微絨毛があります。濾胞細胞は栄養機能と保護機能を実行します。

卵母細胞は体細胞よりもはるかに大きいです。それらの細胞質の細胞内構造は動物種ごとに特異的であり、これにより種特異的（そして多くの場合個別の）発生特性が保証されます。卵子には、胚の発育に必要な多くの物質が含まれています。これらには栄養物質（卵黄）が含まれます。

卵の分類は、胚に栄養を与えるために使用される細胞質内のタンパク質と脂質の封入体である卵黄 (レシトス) の存在、量、分布に基づいています。

卵には、無黄身（アレシタル）、低黄身（オリゴレシタル）、中黄身（メソレシタル）、多黄身（ポリレシタル）があります。

人間の場合、卵子の中に少量の黄身が存在するのは、母体内での胚の発育によるものです。

胚珠の極性。卵内に少量の卵黄が存在する場合、通常、卵黄は細胞質内に均一に分布し、核はほぼ中央に位置します。このような卵はこう呼ばれますイソレシタル(ギリシャ語の isos - 等しいから)。ほとんどの脊椎動物では卵黄が多く、卵の細胞質内に不均一に分布しています。これアニソレシタル細胞。卵黄の大部分は細胞の極の 1 つに蓄積します。植物極。このような卵はこう呼ばれます末端赤血球（ギリシャ語のテロスから - 終わり）。卵黄を含まない活性な細胞質が押し付けられる反対側の極は動物と呼ばれます。チョウザメや両生類のように、卵黄が細胞質に浸っていて、別の画分の形で細胞質から分離されていない場合、卵は卵と呼ばれます。中等度の終結性。羊膜類のように、卵黄が細胞質から完全に分離されている場合、これは次のようになります。著しく終焉を迎えた卵。

26. 生者の再生。繁殖方法の分類。

生殖、または再生は、生命を特徴付ける主要な特性の 1 つです。生殖とは、生物が自分と同じようなものを生み出す能力を指します。生殖現象は、生命を特徴付ける特徴の 1 つである離散性と密接に関連しています。ご存知のとおり、生物全体は個別の単位である細胞で構成されています。ほとんどすべての細胞の寿命は個体の寿命よりも短く、個々の個体の存在は細胞の繁殖によって支えられています。それぞれの種類の生物も離散的であり、個々の個体から構成されています。それらのそれぞれは致命的です。種の存在は個体の生殖（生殖）によって支えられています。したがって、生殖は種の存在と種内での世代の継続にとって必要な条件です。生殖形態の分類は、細胞分裂のタイプ、つまり有糸分裂 (無性) と減数分裂 (有性) に基づいています。複製の形式は次の図のように表すことができます。

無性生殖。単細胞真核生物ではこれは有糸分裂に基づく分裂であり、原核生物では核様体の分裂であり、多細胞生物では栄養的です（ラテン語のvegetatio）

成長）生殖、つまり体の一部または体細胞のグループによる。

単細胞生物の無性生殖。単細胞の動植物では、無性生殖の次の形態が区別されます：分裂、内生殖、複数の分裂（分裂分裂）および出芽。

分裂は単細胞生物（アメーバ、鞭毛虫、繊毛虫）に典型的です。まず、核の有糸分裂が起こり、その後、細胞質にますます深くなる収縮が現れます。この場合、娘セルは同量の情報を受け取ります。オルガネラは通常、均等に分布しています。多くの場合、除算の前に 2 倍になることが判明しました。分裂後、娘個体は成長し、母親の体の大きさに達すると、新しい分裂に移ります。

Endogony は内部の芽生えです。 2人の娘個体が形成される場合（内生性）、母親は2人の子孫のみを産みます（これがトキソプラズマの繁殖方法です）が、内部発芽が複数ある可能性があり、それが統合失調症につながります。

分裂分裂、または複数の分裂は、以前の分裂から発展した生殖の一形態です。これは単細胞生物、例えばマラリアの原因物質である熱帯熱マラリア原虫にも見られます。統合失調症では、細胞質分裂を伴わずに核の複数の分裂が起こり、その後、細胞質全体が核の周囲で分離する粒子に分割されます。 1 つの細胞が多数の娘細胞を生成します。この形式の生殖は通常、有性生殖と交互に行われます。

出芽は、母細胞上に娘核または核様体を含む小さな結節が最初に形成されることで構成されます。芽は成長し、母の大きさに達し、その後母から離れます。この形式の生殖は、細菌、酵母菌、および吸汁繊毛虫などの単細胞動物で観察されます。

胞子形成原生動物門、胞子虫綱に属する動物に見られます。胞子は、生殖に役立つ生活環の段階の 1 つで、不利な環境条件から保護する膜で覆われた細胞で構成されています。一部の細菌は性交後に胞子を形成することがあります。細菌の胞子は生殖のためではなく、不利な条件を生き抜くために機能し、その生物学的重要性は原生動物や多細胞植物の胞子とは異なります。

多細胞生物の栄養繁殖わ、にゃ多細胞動物の栄養生殖中に、母生物から分離した細胞のグループから新しい生物が形成されます。栄養生殖は、海綿動物、一部の腔腸動物、扁形動物、環形動物など、最も原始的な多細胞動物でのみ行われます。

海綿動物やヒドラでは、増殖により体の細胞の集団が形成されます。突起（腎臓）。腎臓には外胚葉細胞と内胚葉細胞が含まれています。ヒドラでは、つぼみが徐々に大きくなり、その上に触手が形成され、最終的には母親から離れます。繊毛虫と環形虫は、くびれによっていくつかの部分に分かれています。それらのそれぞれで、失われた臓器が回復します。これにより、個人の連鎖が形成される可能性があります。一部の腔腸動物では、生殖は横動によって起こります。これは、倍数体生物が非常に集中的に成長し、特定のサイズに達すると、横方向の収縮によって娘個体に分裂し始めるという事実にあります。この時点で、ポリープはプレートの積み重ねに似ています。結果として得られる個体

クラゲは離れて独立した生活を始めます。多くの種（腔腸動物など）では、栄養生殖と有性生殖が交互に行われます。

有性生殖

性的プロセス。有性生殖は、遺伝情報の交換を確実にし、遺伝的多様性の出現のための条件を作り出す性的プロセスの存在によって区別されます。原則として、2人の個体、つまり女性と男性が参加し、一倍体の女性と男性の生殖細胞である配偶子を形成します。受精、つまり雌と雄の配偶子の融合の結果、遺伝的特徴の新たな組み合わせを備えた二倍体接合子が形成され、これが新しい生物の祖先となります。

有性生殖は、無性生殖と比較して、遺伝的により多様な子孫の出現を保証します。性的プロセスの形式は結合と交尾です。

接合は、2 人の個体によって形成された細胞質の橋に沿って 1 つの細胞から別の細胞に移動する移動核の相互交換を通じて受精が起こる性的過程の特殊な形式です。接合中、通常、個体数は増加しませんが、細胞間で遺伝物質の交換が発生し、遺伝的特性の組み換えが確実に行われます。接合は、繊毛虫原生動物 (繊毛虫など) や一部の藻類 (Spirogyra) に典型的です。

交尾（配偶者間結婚）- 性の異なる 2 つの細胞 - 配偶子 - が結合して接合子を形成する性的過程の一形態。この場合、配偶子核は 1 つの接合子核を形成します。

配偶者結婚の主な形式は、アイソガミー、アニソガミー、およびオーガミーに分類されます。

同婚性では、可動性で形態学的に同一の配偶子が形成されますが、生理学的には「男性」と「女性」に異なります。同族性は多くの藻類で発生します。

でアニソガミー（異性婚）可動性があり、形態学的にも生理学的にも異なる配偶子が形成されます。このタイプの性的プロセスは、多くの藻類の特徴です。

オーガミーの場合、配偶子は互いに大きく異なります。女性の配偶子は、大量の栄養素を含む大きくて動かない卵です。男性の配偶子 - 精子

小さく、ほとんどの場合は運動性の細胞で、1 つまたは複数の鞭毛を使用して移動します。種子植物では、雄の配偶子である精子は鞭毛を持たず、花粉管を使って卵に運ばれます。オオガミーは動物、高等植物、多くの菌類に特徴的です。

27. 卵形成と精子形成。

精子形成。精巣は多数の尿細管で構成されています。尿細管の断面を見ると、尿細管がいくつかの細胞層を含んでいることがわかります。それらは精子の発達の連続的な段階を表します。

外層（生殖ゾーン）は精原細胞、つまり丸い形の細胞で構成されています。それらは比較的大きな核と大量の細胞質を持っています。胎児の発育中および出生後思春期までの間、精原細胞は有糸分裂によって分裂し、これによりこれらの細胞と精巣自体の数が増加します。分裂が集中する時期を繁殖期といいます

思春期の開始後、一部の精原細胞も有糸分裂を続けて同じ細胞を形成しますが、その一部は尿細管の内腔に近い次の成長ゾーンに移動します。ここでは、細胞質の量の増加により、細胞サイズが大幅に増加します。この段階では、彼らは次のように呼ばれます初代精母細胞.

雄性配偶子の発達の第 3 期は、熟成期間。この期間中、2 つの分裂が次々と急速に発生します。それぞれの初代精母細胞は最初に 2 つを生成します。二次精母細胞、次に 4 つの精子細胞、楕円形でサイズが大幅に小さい。成熟期の細胞分裂には、染色体装置の再配置が伴います (減数分裂が発生します。以下を参照)。精細胞は尿細管の内腔に最も近いゾーンに移動し、そこで精子が形成されます。

ほとんどの野生動物では、精子形成は 1 年の特定の時期にのみ起こります。それらの間の空間には、精原細管のみが含まれています。しかし、人間やほとんどの家畜では、精子形成は一年中行われます。

卵形成。卵形成の段階は精子形成の段階に匹敵します。このプロセスには、繁殖期、卵原細胞が集中的に分裂しているとき - 比較的大きな核と少量の細胞質を持つ小さな細胞。哺乳類と人間では、この期間は出生前に終了します。この時までに結成された初代卵母細胞長年にわたって変わらないままです。思春期が始まると、個々の卵母細胞は周期的に細胞成長期に入り、肥大し、卵黄、脂肪、色素を蓄積します。

複雑な形態学的および生化学的変化は、細胞の細胞質、細胞小器官および膜で発生します。各卵母細胞は、栄養を供給する小さな卵胞細胞に囲まれています。

次は次です熟成期間。この間に、染色体装置の変換 (減数分裂) に関連して、2 つの連続した分裂が起こります。さらに、これらの分裂は、娘細胞間の細胞質の不均一な分裂を伴います。一次卵母細胞が分裂すると、1 つの大きな細胞が形成されます - 二次卵母細胞、ほぼすべての細胞質と、と呼ばれる小さな細胞が含まれています。初代ポロサイト。 2 回目の成熟分裂中に、細胞質は再び不均一に分布します。 1 つの大きな二次卵母細胞と二次ポロサイトが形成されます。このとき、初代ポロサイトは 2 つの細胞に分裂することもあります。したがって、1つの一次卵母細胞から、1つの二次卵母細胞および3つのポロサイト（還元体）が形成されます。次に、二次卵母細胞から卵が形成され、ポロサイトは卵の表面に吸収または保存されますが、さらなる発生には関与しません。細胞質の不均一な分布は、将来胚の発育に必要となる大量の細胞質と栄養素を卵細胞に提供します。

U 哺乳類と人間では、卵子の生殖と成長の期間は卵胞内で行われます (図 3.5)。成熟した卵胞は液体で満たされており、その中に卵細胞が含まれています。排卵中、卵胞の壁が破裂し、卵子は腹腔に入り、その後、通常は卵管に入ります。卵の成熟期間は管の中で起こり、受精はここで起こります。

U 多くの動物では、卵形成と卵の成熟は 1 年の特定の季節にのみ起こります。女性では通常、1 個の卵子が毎月、思春期の全期間にわたって成熟します。

約 400。人間の場合、初代卵母細胞が形成されるという事実

出生前から形成され、その後生涯にわたって残りますが、その一部が徐々に成熟し始め、卵子のための細胞を生成します。これは、女性の体が生涯にわたってさらされるさまざまな好ましくない要因が、女性のさらなる発達に影響を与える可能性があることを意味します。体内に侵入した有毒物質（ニコチンやアルコールなど）は卵母細胞に入り、将来の子孫の正常な発育に障害を引き起こす可能性があります。

すべての生物が細胞で構成されていることはすでにご存知です。単一の細胞（多くの細菌や原生生物）から得られるものもあれば、多細胞のものもあります。

細胞は生物の基本的な構造および機能単位であり、生物の基本的な特性をすべて備えています。細胞は再生、成長し、物質とエネルギーを環境と交換し、この環境で起こる変化に対応することができます。各細胞には遺伝物質が含まれており、これには特定の生物のすべての特性と特性に関する情報が含まれています。生物がどのように存在し、機能するかを理解するには、細胞がどのように組織され、機能するかを知る必要があります。体全体に固有の多くのプロセス (有機物質の合成、呼吸など) が各細胞で発生します。

細胞の構造と生命活動の原理を学ぶ 細胞学(ギリシャ語より キトス- 細胞、細胞、そして ロゴ –教育、科学）。

細胞の発見の歴史。ほとんどの細胞は小さいため、肉眼では見ることができません。現在、ほとんどの細胞の直径は 20 ～ 100 ミクロンの範囲にあり、球状細菌では 0.5 ミクロンを超えないことが知られています。したがって、細胞の発見は、拡大装置である顕微鏡の発明後にのみ可能になりました。これは16世紀末から17世紀初頭に起こりました。しかし、わずか半世紀後の 1665 年、イギリス人 R. フックは顕微鏡を使って生物を研究し、細胞を観察しました。 R. フックはコルクの薄い層を切り取り、蜂の巣に似たその細胞構造を観察しました。 R. フックはこれらの細胞を細胞と呼びました。すぐに、植物の細胞構造はイタリアの医師で顕微鏡学者の M. マルピーギと英国の植物学者 N. グルーによって確認されました。彼らの注意は、細胞の形状と細胞膜の構造に引きつけられました。その結果、細胞を「栄養ジュース」で満たされた「袋」または「泡」であるというアイデアが生まれました。

細胞の研究に多大な貢献をしたのは、繊毛虫、アメーバ、細菌などの単細胞生物を発見したオランダの顕微鏡学者 A. ファンレーウェンフックです。彼はまた、動物細胞である赤血球と精子を初めて観察しました。

19世紀初頭。細胞の内部内容を研究する試みが行われています。 1825 年、チェコの科学者 J. プルキネは鳥の卵の核を発見しました。彼はまた、「原形質」（ギリシャ語から）という概念も導入しました。 プロトス –まずそして プラズマ –装飾されています）、これは今日の細胞質の概念に対応します。 1831 年に英国の植物学者 R. ブラウンが植物細胞の核について初めて記述し、1833 年に核は植物細胞の重要な部分であるという結論に達しました。したがって、この時点で、細胞の構造の考え方が変わりました。細胞の組織の主なものは細胞壁ではなく、その内部の内容であると考えられ始めました。

細胞理論。 1838 年、ドイツの植物学者マティアスシュライデンの著作が出版され、その中で彼は細胞が植物の基本的な構造単位であるという考えを表明しました。ドイツの動物学者および生理学者である T. シュワンの M. シュライデンの著作に基づくわずか1年後、彼は「動物と植物の構造と成長の対応に関する顕微鏡的研究」という本を出版し、その中で細胞を動物と植物の普遍的な構造要素とみなしました。 T. シュワンは、後に呼ばれる多くの一般化を行いました。 細胞理論:

すべての生き物は細胞でできています。

植物細胞と動物細胞は類似した構造を持っています。

各細胞は独立して存在することができます。

生物の活動は、その構成細胞の生命活動の合計です。

T. シュワンは、M. シュライデンと同様に、体内の細胞は非細胞性物質から生じると誤って信じていました。したがって、細胞理論への非常に重要な追加は、ルドルフ・ヴィルヒョーの原則「すべての細胞は細胞から生じたものである」(1859 年) でした。

1874年、ロシアの若い植物学者I.D.チスチャコフが細胞分裂を初めて観察した。その後、ドイツの科学者ウォルター・フレミングが細胞分裂の段階を詳細に説明し、オスカー・ヘルトヴィッヒとエドゥアルト・ストラスブルガーは独自に、細胞の遺伝的特徴に関する情報が核に含まれているという結論に達しました。このように、多くの研究者の研究により、T. シュワンによって基礎が築かれた細胞理論が確認され、拡張されました。

現在、細胞理論には次の主な規定が含まれています。