Hücrenin dış ve iç yapısı. Hücredeki mucize: insan hücresinin yapısı ve şekli. Bir insan hücresinin hayati özellikleri

HÜCRE TEORİSİ: Bu teorinin yaratıcısı, M. Schleiden, L. Oken'in çalışmalarına dayanan Alman bilim adamı T. Schwann'dır. , içinde 1838 -1839 İle birlikteşu açıklamaları yaptı:

MODERN HÜCRE TEORİSİ:

ökaryotlar (nükleer) ayrıca süper krallığı oluşturur. Mantarların, hayvanların, bitkilerin krallıklarını birleştirir.

Konu: Hücrenin yapısı ve görevleri

Hücre yapısı. Sitoplazmanın yapısal sistemi

Hücre- yaşayan bir sistemin temel birimi. Canlı bir hücrenin belirli bir işlevi yerine getirmekten sorumlu olan çeşitli yapılarına, tüm organizmanın organları gibi organel denir. Hücredeki belirli işlevler, hücre çekirdeği, mitokondri vb. gibi belirli bir şekle sahip hücre içi yapılar olan organeller arasında dağıtılır.

Hücre yapıları:

sitoplazma. Hücrenin zorunlu kısmı, plazma zarı ile çekirdek arasında bulunur. Sitosol- viskoz su çözümü bir protein filamanları sistemi - hücre iskeletleri ile nüfuz etmiş çeşitli tuzlar ve organik maddeler. Hücrenin kimyasal ve fizyolojik işlemlerinin çoğu sitoplazmada gerçekleşir. Yapısı: Sitosol, hücre iskeleti. Görevleri: Hücrenin iç ortamı olan çeşitli organelleri içerir.
hücre zarı. Hayvanların, bitkilerin her hücresi, çevreden veya diğer hücrelerden plazma zarı ile sınırlıdır. Bu zarın kalınlığı o kadar küçüktür (yaklaşık 10 nm), ancak elektron mikroskobu ile görülebilir.

Lipitler zarda çift tabaka oluştururlar ve proteinler tüm kalınlığına nüfuz eder, lipit tabakasının farklı derinliklerine daldırılır veya zarın dış ve iç yüzeylerinde bulunur. Diğer tüm organellerin zarlarının yapısı, plazma zarına benzer. Yapı: lipitler, proteinler, karbonhidratlardan oluşan çift tabaka. Fonksiyonlar: kısıtlama, hücre şeklini koruma, hasara karşı koruma, maddelerin alımını ve çıkarılmasını düzenleyici.

lizozomlar. Lizozomlar zarsı organellerdir. Oval bir şekle ve 0,5 mikron çapa sahiptirler. Organik maddeleri parçalayan bir dizi enzim içerirler. Lizozomların zarı çok güçlüdür ve kendi enzimlerinin hücrenin sitoplazmasına girmesini engeller, ancak lizozom herhangi bir şekilde zarar görürse dış etkiler, sonra hücrenin tamamı veya bir kısmı yok edilir.
Lizozomlar tüm bitki, hayvan ve mantar hücrelerinde bulunur.

Çeşitli organik parçacıkların sindirimini gerçekleştiren lizozomlar, hücredeki kimyasal ve enerji süreçleri için ek "hammaddeler" sağlar. Açlık sırasında lizozom hücreleri, hücreyi öldürmeden bazı organelleri sindirir. Bu tür kısmi sindirim, hücreye bir süre için gerekli minimum besinleri sağlar. Bazen lizozomlar, hayvanlardaki gelişim süreçlerinde önemli bir rol oynayan tüm hücreleri ve hücre gruplarını sindirir. Bir iribaşın kurbağaya dönüşmesi sırasında kuyruğunun kaybolması buna bir örnektir. Yapısı: Oval şekilli veziküller, dışta zar, içte enzimler. İşlevleri: organik maddelerin parçalanması, ölü organellerin yok edilmesi, kullanılmış hücrelerin yok edilmesi.

Golgi kompleksi. Endoplazmik retikulumun boşluklarının ve tübüllerinin lümenlerine giren biyosentez ürünleri, Golgi aygıtında konsantre edilir ve taşınır. Bu organel 5–10 µm boyutundadır.

Yapı: zarlarla çevrili boşluklar (veziküller). Fonksiyonlar: organik maddelerin birikmesi, paketlenmesi, atılması, lizozom oluşumu

Endoplazmik retikulum. Endoplazmik retikulum, bağlı boşlukların açık bir yapısı olan bir hücrenin sitoplazmasında organik maddelerin sentezi ve taşınması için bir sistemdir.
Endoplazmik retikulumun zarlarına bağlı Büyük sayı Ribozomlar, 20 nm çapında bir küre şeklinde olan hücrenin en küçük organelleridir. ve RNA ve proteinden oluşur. Ribozomlar protein sentezinin gerçekleştiği yerdir. Daha sonra yeni sentezlenen proteinler, hücre içinde hareket ettikleri boşluklar ve tübüller sistemine girerler. Ribozom zarlarının yüzeyinde boşluklar, tübüller, zarlardan tübüller. Fonksiyonlar: Ribozomlar yardımıyla organik maddelerin sentezi, maddelerin taşınması.

ribozomlar. Ribozomlar, endoplazmik retikulumun zarlarına bağlanır veya sitoplazmada serbestçe bulunur, gruplar halinde düzenlenir ve üzerlerinde proteinler sentezlenir. Protein bileşimi, ribozomal RNA İşlevleri: Protein biyosentezini sağlar (bir protein molekülünün montajı).
mitokondri. Mitokondri enerji organelleridir. Mitokondrinin şekli farklıdır, geri kalanı çubuk şeklinde, ortalama çapı 1 mikron olan filamentli olabilirler. ve 7 µm uzunluğunda. Mitokondri sayısı hücrenin fonksiyonel aktivitesine bağlıdır ve böceklerin uçan kaslarında onbinlere ulaşabilir. Mitokondri harici olarak bir dış zarla sınırlanmıştır, altında çok sayıda büyüme oluşturan bir iç zar vardır - cristae.

Mitokondri içinde RNA, DNA ve ribozomlar bulunur. Zarlarına, gıda maddelerinin enerjisinin, hücrenin ve bir bütün olarak organizmanın yaşamı için gerekli olan mitokondride ATP enerjisine dönüştürüldüğü özel enzimler yerleştirilmiştir.

Zar, matris, çıkıntılar - cristae. Fonksiyonlar: ATP molekülünün sentezi, kendi proteinlerinin sentezi, nükleik asitler, karbonhidratlar, lipitler, kendi ribozomlarının oluşumu.

plastidler. Sadece bitki hücresinde: lökoplastlar, kloroplastlar, kromoplastlar. Fonksiyonlar: yedek organik maddelerin birikmesi, tozlaşan böceklerin çekiciliği, ATP ve karbonhidratların sentezi. Kloroplastlar, 4-6 mikron çapında bir disk veya top şeklindedir. Çift membranlı - dış ve iç. Kloroplastın içinde DNA ribozomları ve özel zar yapıları vardır - grana, birbirine ve kloroplastın iç zarına bağlıdır. Her kloroplast, ışığı daha iyi yakalamak için sıralanmış yaklaşık 50 tane içerir. Klorofil, güneş ışığının enerjisinin ATP'nin kimyasal enerjisine dönüştürüldüğü gran membranlarda bulunur. ATP'nin enerjisi, başta karbonhidratlar olmak üzere organik bileşiklerin sentezi için kloroplastlarda kullanılır.
kromoplastlar. Kırmızı pigmentler ve sarı renk kromoplastlarda bulunur, bitkinin çeşitli kısımlarına kırmızı ve sarı renk verir. havuç, domates meyveleri.

Lökoplastlar, yedek bir besin maddesi olan nişastanın biriktiği yerdir. Özellikle patates yumrularının hücrelerinde çok sayıda lökoplast bulunur. Işıkta lökoplastlar kloroplastlara dönüşebilir (bunun sonucunda patates hücreleri yeşile döner). Sonbaharda kloroplastlar kromoplastlara dönüşür ve yeşil yapraklar ve meyveler sarı ve kırmızıya döner.

Çağrı Merkezi. Birbirine dik yerleştirilmiş iki silindir, merkezcilden oluşur. Fonksiyonlar: iş mili dişleri için destek

Hücresel inklüzyonlar ya sitoplazmada ortaya çıkar ya da hücrenin yaşamı boyunca kaybolur.

Yoğun, granül şeklinde, kapanımlar yedek içerir besinler(nişasta, proteinler, şekerler, yağlar) veya hücrenin henüz uzaklaştırılamayan atık ürünleri. Bitki hücrelerinin tüm plastidleri, yedek besin maddelerini sentezleme ve biriktirme yeteneğine sahiptir. Bitki hücrelerinde, yedek besinlerin birikmesi vakuollerde gerçekleşir.

Tahıllar, granüller, damlalarİşlevler: organik madde ve enerji depolayan kalıcı olmayan oluşumlar

çekirdek. İki zarın nükleer zarfı, nükleer sıvı, nükleolus. Fonksiyonlar: kalıtsal bilgilerin hücrede depolanması ve çoğaltılması, RNA sentezi - bilgi, taşıma, ribozomal. Sporlar, çekirdek ile sitoplazma arasında aktif bir madde alışverişinin gerçekleştirildiği nükleer zarda bulunur. Çekirdek, yalnızca belirli bir hücrenin tüm özellikleri ve özellikleri, ona ilerlemesi gereken süreçler (örneğin, protein sentezi) hakkında değil, aynı zamanda bir bütün olarak organizmanın özellikleri hakkında da kalıtsal bilgileri depolar. Bilgi, kromozomların ana parçası olan DNA moleküllerinde kayıtlıdır. Çekirdek bir nükleolus içerir. Çekirdek, içinde kalıtsal bilgi içeren kromozomların varlığından dolayı, hücrenin tüm yaşamsal aktivitesini ve gelişimini kontrol eden bir merkezin işlevlerini yerine getirir.

Hücre- kendi metabolizmasına sahip, bağımsız varoluş, kendi kendine üreme ve gelişme yeteneğine sahip tüm canlı organizmaların (genellikle hücresel olmayan yaşam formları olarak adlandırılan virüsler hariç) yapısının ve hayati aktivitesinin temel bir birimi. Tüm canlı organizmalar ya çok hücreli hayvanlar, bitkiler ve mantarlar gibi çok sayıda hücreden oluşur ya da birçok protozoa ve bakteri gibi tek hücreli organizmalardır. Hücrelerin yapı ve aktivitelerini inceleyen biyoloji dalına sitoloji denir. AT son zamanlar hücre biyolojisi veya hücre biyolojisi (eng. Hücre biyolojisi) hakkında konuşmak da gelenekseldir.

hücre yapısı Yeryüzündeki tüm hücresel yaşam formları, kendilerini oluşturan hücrelerin yapısına göre iki krallığa ayrılabilir - prokaryotlar (nükleer öncesi) ve ökaryotlar (nükleer). Prokaryotik hücreler yapı olarak daha basittir, görünüşe göre evrim sürecinde daha erken ortaya çıkmışlardır. Ökaryotik hücreler - daha karmaşık, daha sonra ortaya çıktı. İnsan vücudunu oluşturan hücreler ökaryotiktir. Çeşitli formlara rağmen, tüm canlı organizmaların hücrelerinin organizasyonu, tek tip yapısal ilkelere tabidir. Hücrenin canlı içeriği - protoplast - çevreden plazma zarı veya plazmalemma ile ayrılır. Hücrenin içi, çeşitli organelleri ve hücresel inklüzyonları içeren sitoplazma ve ayrıca bir DNA molekülü şeklindeki genetik materyal ile doldurulur. Hücredeki organellerin her biri kendi özel işlevini yerine getirir ve hepsi birlikte hücrenin bir bütün olarak yaşamsal aktivitesini belirler.

prokaryotik hücre

prokaryotlar(Latince pro'dan önce, Yunanca κάρῠον - çekirdek, ceviz) - ökaryotlardan farklı olarak, oluşturulmuş bir hücre çekirdeğine ve diğer iç zar organellerine sahip olmayan organizmalar (fotosentetik türlerdeki düz tanklar hariç, örneğin, siyanobakteriler). Hücrenin genetik materyalinin (nükleoid olarak adlandırılan) ana bölümünü içeren tek büyük dairesel (bazı türlerde - doğrusal) çift sarmallı DNA molekülü, histon proteinleri (sözde kromatin) ile bir kompleks oluşturmaz. Prokaryotlar, siyanobakteriler (mavi-yeşil algler) ve arkeler dahil olmak üzere bakterileri içerir. Prokaryotik hücrelerin torunları, ökaryotik hücrelerin organelleridir - mitokondri ve plastidler.

ökaryotik hücre

ökaryotlar(ökaryotlar) (Yunan ευ'dan - iyi, tamamen ve κάρῠον - çekirdek, ceviz) - prokaryotlardan farklı olarak, sitoplazmadan nükleer zarla ayrılmış, iyi şekillendirilmiş bir hücre çekirdeğine sahip organizmalar. Genetik materyal, içeriden hücre çekirdeğinin zarına bağlanan ve geniş bir şekilde oluşturan birkaç doğrusal çift sarmallı DNA molekülü içine alınır (organizmaların türüne bağlı olarak, çekirdek başına sayıları iki ila birkaç yüz arasında değişebilir). çoğunluğu (dinoflagellatlar hariç) kromatin adı verilen histon proteinleri içeren bir kompleks. Ökaryotik hücreler, çekirdeğe ek olarak bir dizi başka organel (endoplazmik retikulum, Golgi aygıtı, vb.) oluşturan bir iç zar sistemine sahiptir. Ek olarak, büyük çoğunluğun kalıcı hücre içi simbiyontları-prokaryotları - mitokondrileri vardır ve algler ve bitkiler de plastidlere sahiptir.

hücre zarı Hücre zarı çok Ana bölüm hücreler. Tüm hücresel bileşenleri bir arada tutar ve iç ve dış ortamı sınırlar. Ek olarak, değiştirilmiş hücre zarı kıvrımları, hücrenin birçok organelini oluşturur. Hücre zarı çift katmanlı bir moleküldür (bimoleküler katman veya iki katmanlı). Temel olarak bunlar fosfolipit molekülleri ve bunlara yakın diğer maddelerdir. Lipit molekülleri, su ile ilgili davranışlarında kendini gösteren ikili bir yapıya sahiptir. Moleküllerin başları hidrofiliktir, yani suya afiniteleri vardır ve hidrokarbon kuyrukları hidrofobiktir. Bu nedenle lipitler suyla karıştırıldıklarında yüzeyinde yağ filmine benzer bir film oluşturur; aynı zamanda, tüm molekülleri aynı şekilde yönlendirilir: moleküllerin başları suda ve hidrokarbon kuyrukları yüzeyinin üzerindedir. Hücre zarında böyle iki tabaka vardır ve bunların her birinde moleküllerin başları dışa doğru, kuyrukları ise zarın içinde birbirine dönüktür ve böylece su ile temas etmezler. Bu zarın kalınlığı yakl. 7 nm. Ana lipit bileşenlerine ek olarak, lipit çift tabakasında "yüzebilen" ve bir tarafı hücrenin içinde, diğeri dış ortamla temas halinde olacak şekilde yerleştirilmiş büyük protein molekülleri içerir. Bazı proteinler, zarın yalnızca dış veya yalnızca iç yüzeyinde bulunur veya lipid çift tabakasına yalnızca kısmen daldırılır.

Ana hücre zarı işlevi Maddelerin hücre içine ve hücre dışına taşınmasını düzenler. Zar, fiziksel olarak bir dereceye kadar yağa benzediğinden, yağda veya eter gibi organik çözücülerde çözünen maddeler içinden kolayca geçer. Aynısı oksijen ve karbondioksit gibi gazlar için de geçerlidir. Aynı zamanda zar, suda çözünen maddelerin çoğuna, özellikle şekerlere ve tuzlara karşı pratik olarak geçirimsizdir. Bu özelliklerinden dolayı, hücre içinde dışarıdan farklı olan kimyasal bir ortamı koruyabilir. Örneğin kanda sodyum iyonlarının konsantrasyonu yüksek, potasyum iyonlarının konsantrasyonu düşüktür, hücre içi sıvıda ise bu iyonlar zıt oranda bulunur. Benzer bir durum, diğer birçok kimyasal bileşik için tipiktir. Açıktır ki hücre, metabolizma için gerekli maddeleri alması ve son ürünlerinden kurtulması gerektiğinden, ortamdan tamamen izole edilemez. Ek olarak, lipit çift tabakası suda çözünen maddeler için bile tamamen geçirimsiz değildir, ancak ona nüfuz eden sözde "katmanlar" dır. "Kanal oluşturan" proteinler, açılıp kapanabilen (protein yapısındaki değişikliğe bağlı olarak) ve açık durumda belirli iyonları (Na+, K+, Ca2+) konsantrasyon gradyanı boyunca ileten gözenekler veya kanallar oluşturur. Sonuç olarak, hücre içindeki ve dışındaki konsantrasyonlardaki fark, yalnızca zarın düşük geçirgenliği nedeniyle korunamaz. Aslında, moleküler bir "pompa" işlevini yerine getiren proteinler içerir: konsantrasyon gradyanına karşı çalışarak belirli maddeleri hem hücreye hem de hücre dışına taşırlar. Sonuç olarak, örneğin amino asitlerin konsantrasyonu hücre içinde yüksek ve hücre dışında düşük olduğunda, amino asitler yine de dışarıdan içeriye aktarılabilir. Bu transfere aktif taşıma denir ve metabolizma tarafından sağlanan enerji harcanır. Membran pompaları son derece spesifiktir: her biri ya yalnızca belirli bir metalin iyonlarını ya da bir amino asidi veya şekeri taşıyabilir. Membran iyon kanalları da spesifiktir. Bu seçici geçirgenlik fizyolojik olarak çok önemlidir ve yokluğu hücre ölümünün ilk kanıtıdır. Bu, pancar örneğiyle kolayca gösterilebilir. Canlı bir pancar kökü suya daldırılırsa soğuk su, o zaman pigmentini korur; pancar kaynatılırsa hücreler ölür, kolayca geçirgen hale gelir ve suyu kırmızıya çeviren pigmenti kaybeder. Protein hücreleri gibi büyük moleküller "yutabilir". Bazı proteinlerin etkisi altında, eğer hücreyi çevreleyen sıvıda bulunuyorlarsa, hücre zarında bir invajinasyon meydana gelir ve bu daha sonra kapanarak bir kabarcık oluşturur - su ve protein molekülleri içeren küçük bir vakuol; bundan sonra vakuolün etrafındaki zar kırılır ve içindekiler hücreye girer. Bu sürece pinositoz (kelimenin tam anlamıyla "hücre içme") veya endositoz denir. Gıda parçacıkları gibi daha büyük parçacıklar sözde sırasında benzer şekilde emilebilir. fagositoz. Kural olarak, fagositoz sırasında oluşan vakuol daha büyüktür ve gıda, onu çevreleyen zar yırtılıncaya kadar vakuol içindeki lizozomların enzimleri tarafından sindirilir. Bu tür beslenme, örneğin bakteri yiyen amipler için protozoa için tipiktir. Bununla birlikte, fagositoz yeteneği, hem alt hayvanların bağırsak hücrelerinin hem de omurgalıların beyaz kan hücrelerinin (lökositler) türlerinden biri olan fagositlerin karakteristiğidir. İkinci durumda, bu sürecin anlamı fagositlerin kendilerinin beslenmesinde değil, bakteri, virüs ve vücuda zararlı diğer yabancı maddelerin yok edilmesindedir. Vakuollerin işlevleri farklı olabilir. Örneğin, içinde yaşayan protozoa temiz su, hücre içindeki tuzların konsantrasyonu dışarıdan çok daha yüksek olduğundan, sürekli bir ozmotik su akışı yaşarlar. İçeriğini periyodik olarak dışarı atan özel bir boşaltım (kasılma) vakuolüne su salgılayabilirler. Bitki hücrelerinde, genellikle neredeyse tüm hücreyi kaplayan büyük bir merkezi vakuol vardır; sitoplazma, hücre duvarı ile vakuol arasında sadece çok ince bir tabaka oluşturur. Böyle bir vakuolün işlevlerinden biri, hücrenin boyutunun hızla büyümesini sağlayan su birikimidir. Bu yetenek, özellikle bitki dokularının büyüdüğü ve lifli yapılar oluşturduğu bir zamanda gereklidir. Dokularda, hücrelerin sıkı bağlantı yerlerinde, zarları, zara nüfuz eden proteinlerin oluşturduğu çok sayıda gözenek içerir - sözde. bağlantılar. Bitişik hücrelerin gözenekleri, düşük moleküler ağırlıklı maddelerin hücreden hücreye hareket edebilmesi için karşı karşıya yerleştirilmiştir - bu kimyasal iletişim sistemi, yaşamsal aktivitelerini koordine eder. Bu koordinasyonun bir örneği, birçok dokuda gözlemlenen komşu hücrelerin az çok senkronize bölünmesidir.

sitoplazma

Sitoplazmada, dış zarlara benzeyen ve çeşitli tipte organelleri oluşturan iç zarlar vardır. Bu zarlar, dış zarın kıvrımları olarak düşünülebilir; bazen iç zarlar dış zarla bütünleşik bir bütün oluşturur, ancak çoğu zaman iç kat bağlanır ve dış zarla temas kesilir. Ancak, temas sürdürülse bile, dahili ve dış zar her zaman kimyasal olarak aynı değildir. Özellikle, farklı hücre organellerindeki zar proteinlerinin bileşimi farklıdır.

Sitoplazmanın yapısı

Sitoplazmanın sıvı bileşenine sitozol de denir. Işık mikroskobu altında, hücrenin, içinde çekirdeğin ve diğer organellerin "yüzdüğü" sıvı plazma veya sol gibi bir şeyle dolu olduğu görülüyordu. Aslında öyle değil. Ökaryotik bir hücrenin iç alanı kesin olarak sıralanmıştır. Organellerin hareketi, hücre içi "yollar" görevi gören sözde mikrotübüller ve "motor" rolünü oynayan özel proteinler dineinler ve kinesinler olan özel taşıma sistemleri yardımıyla koordine edilir. Bireysel protein molekülleri ayrıca hücre içi boşlukta serbestçe dağılmazlar, ancak yüzeylerinde tanınabilir özel sinyaller kullanılarak gerekli bölmelere yönlendirilirler. ulaşım sistemleri hücreler.

Endoplazmik retikulum

Ökaryotik bir hücrede, endoplazmik retikulum (veya endoplazmik retikulum, EPR veya EPS) adı verilen, birbirine geçen bir zar bölmeleri sistemi (tüpler ve tanklar) vardır. EPR'nin zarlarına ribozomların bağlandığı bu kısmı, granüler (veya pürüzlü) endoplazmik retikulum olarak adlandırılır ve zarlarında protein sentezi gerçekleşir. Duvarlarında ribozom bulunmayan bu bölmelere, lipit sentezinde yer alan düz (veya agranüler) ER denir. Pürüzsüz ve granüler ER'nin iç boşlukları izole değildir, birbirinin içine geçer ve nükleer zarfın lümeni ile iletişim kurar.

golgi aparatı

Golgi aygıtı, bir şekilde kenarlara doğru genişleyen düz zar sarnıçlardan oluşan bir yığındır. Golgi aygıtının tanklarında, granüler ER'nin zarları üzerinde sentezlenen ve olgun lizozomların salgılanması veya oluşumu amaçlanan bazı proteinler. Golgi aparatı asimetriktir - hücre çekirdeğine (cis-Golgi) daha yakın yerleştirilmiş tanklar en az olgun proteinleri içerir, membran vezikülleri - endoplazmik retikulumdan tomurcuklanan veziküller sürekli olarak bu tanklara bağlanır. Görünüşe göre, aynı keseciklerin yardımıyla, olgunlaşan proteinlerin bir tanktan diğerine daha fazla hareketi gerçekleşiyor. Sonunda, tamamen olgun proteinler içeren veziküller organelin (trans-Golgi) karşı ucundan tomurcuklanır.

çekirdek

Çekirdek çift zarla çevrilidir. İki zar arasındaki çok dar (yaklaşık 40 nm) boşluğa perinükleer denir. Çekirdeğin zarları endoplazmik retikulumun zarlarına geçer ve perinükleer boşluk retikülere açılır. Tipik olarak, nükleer zar çok dar gözeneklere sahiptir. Görünüşe göre, DNA üzerinde sentezlenen ve daha sonra sitoplazmaya giren haberci RNA gibi büyük moleküller bunlar aracılığıyla aktarılır. Genetik materyalin ana kısmı, hücre çekirdeğinin kromozomlarında bulunur. Kromozomlar, bazik (yani alkalin) proteinlerin eklendiği uzun çift sarmallı DNA zincirlerinden oluşur. Bazen kromozomlar yan yana duran birkaç özdeş DNA zincirine sahiptir - bu tür kromozomlara polytene (multifilamentous) denir. Farklı türlerdeki kromozom sayısı aynı değildir. İnsan vücudunun diploid hücreleri 46 kromozom veya 23 çift içerir. Bölünmeyen bir hücrede, kromozomlar nükleer zara bir veya daha fazla noktada bağlanır. Normal spiral olmayan durumda, kromozomlar o kadar incedir ki ışık mikroskobu altında görülemezler. Bir veya daha fazla kromozomun belirli lokuslarında (bölgelerinde), çoğu hücrenin çekirdeğinde bulunan yoğun bir vücut oluşur - sözde. çekirdekçik. Nükleolde, ribozomları ve diğer bazı RNA türlerini oluşturmak için kullanılan RNA sentezlenir ve biriktirilir.

lizozomlar

Lizozomlar, tek bir zarla çevrili küçük keseciklerdir. Golgi aygıtından ve muhtemelen endoplazmik retikulumdan tomurcuklanırlar. Lizozomlar, büyük molekülleri, özellikle proteinleri parçalayan çeşitli enzimler içerir. Yıkıcı etkileri nedeniyle, bu enzimler lizozomlarda olduğu gibi "kilitlenir" ve yalnızca ihtiyaç duyulduğunda salınır. Böylece, hücre içi sindirim sırasında, enzimler lizozomlardan sindirim vakuollerine salınır. Lizozomlar ayrıca hücre yıkımı için de gereklidir; örneğin bir iribaşın yetişkin bir kurbağaya dönüşmesi sırasında lizozomal enzimlerin salınması kuyruk hücrelerinin yok edilmesini sağlar. Bu durumda, bu normaldir ve vücut için faydalıdır, ancak bazen bu tür hücre yıkımı patolojiktir. Örneğin, asbest tozu solunduğunda akciğer hücrelerine girebilir ve ardından lizozomlar parçalanır, hücreler yok edilir ve akciğer hastalığı gelişir.

hücre iskeleti

Hücre iskeletinin elemanları, hücrenin sitoplazmasında bulunan protein fibril yapılarını içerir: mikrotübüller, aktin ve ara filamentler. Mikrotübüller organellerin taşınmasında yer alır, kamçının bir parçasıdır ve mitotik iğ mikrotübüllerden yapılır. Aktin filamentleri, hücre şeklini, psödopodiyal reaksiyonları korumak için gereklidir. Ara filamentlerin rolü de hücrenin yapısını korumak gibi görünmektedir. Hücre iskeletinin proteinleri, hücresel protein kütlesinin yüzde birkaçını oluşturur.

merkezciller

Sentriyoller, hayvan hücrelerinin çekirdeğinin yakınında bulunan silindirik protein yapılarıdır (bitkilerde merkezcil yoktur). Merkezcil bir silindirdir yan yüzey dokuz set mikrotübülden oluşur. Bir kümedeki mikrotübüllerin sayısı, farklı organizmalar için 1'den 3'e kadar değişebilir. Merkezcillerin çevresinde, hücrenin mikrotübüllerinin eksi uçlarının gruplandığı alan olan hücre iskeletinin sözde organizasyon merkezi bulunur. Bölünmeden önce, hücre birbirine dik açılarla yerleştirilmiş iki merkezcil içerir. Mitoz sırasında, bölünme milinin kutuplarını oluşturarak hücrenin farklı uçlarına ayrılırlar. Sitokinezden sonra, her yavru hücre, bir sonraki bölünme için ikiye katlanan bir merkezcil alır. Merkezcillerin ikiye katlanması, bölünme ile değil, mevcut olana dik yeni bir yapının sentezi ile gerçekleşir. Centrioles, flagella ve silia'nın bazal gövdelerine homolog görünmektedir.

mitokondri

Mitokondri, ana işlevi evrensel bir enerji taşıyıcısı olan ATP'nin sentezi olan özel hücre organelleridir. Solunum (oksijen emilimi ve karbondioksit salınımı) da mitokondri enzimatik sistemleri nedeniyle gerçekleşir. Matris adı verilen mitokondri iç lümeni, sitoplazmadan, aralarında bir zarlar arası boşluk bulunan dış ve iç olmak üzere iki zarla ayrılır. Mitokondrinin iç zarı, cristae adı verilen kıvrımlar oluşturur. Matris, solunum ve ATP sentezinde yer alan çeşitli enzimleri içerir. Mitokondri iç zarının hidrojen potansiyeli, ATP sentezi için merkezi bir öneme sahiptir. Mitokondrilerin kendi DNA genomları ve prokaryotik ribozomları vardır, bu da bu organellerin simbiyotik kökenini kesinlikle gösterir. Tüm mitokondriyal proteinler mitokondriyal DNA'da kodlanmaz, mitokondriyal protein genlerinin çoğu nükleer genomda bulunur ve bunlara karşılık gelen ürünler sitoplazmada sentezlenir ve daha sonra mitokondriye taşınır. Mitokondriyal genomların boyutu değişir: örneğin, insan mitokondriyal genomu yalnızca 13 gen içerir. İncelenen organizmaların en fazla sayıda mitokondriyal geni (97) protozoan Reclinomonas americana'da bulunur.

Hücrenin kimyasal bileşimi

Genellikle hücre kütlesinin %70-80'i, içinde çeşitli tuzların ve düşük molekül ağırlıklı maddelerin çözündüğü sudur. organik bileşikler. Bir hücrenin en karakteristik bileşenleri proteinler ve nükleik asitlerdir. Bazı proteinler hücrenin yapısal bileşenleridir, diğerleri enzimlerdir, yani. hücrelerde meydana gelen kimyasal reaksiyonların hızını ve yönünü belirleyen katalizörler. Nükleik asitler, hücre içi protein sentezi sürecinde gerçekleşen kalıtsal bilginin taşıyıcıları olarak hizmet eder. Hücreler genellikle bir besin rezervi görevi gören belirli miktarda yedek madde içerir. Bitki hücreleri öncelikle karbonhidratların polimerik formu olan nişastayı depolar. Karaciğer ve kas hücrelerinde başka bir karbonhidrat polimeri olan glikojen depolanır. Yağ da yaygın olarak stoklanan gıdalar arasında yer alır, ancak bazı yağlar farklı bir işlev görür, yani en önemli yapısal bileşenler olarak hizmet ederler. Hücrelerdeki proteinler (tohum hücreler hariç) genellikle depolanmaz. Bir hücrenin tipik bileşimini tarif etmek mümkün değildir, çünkü öncelikle depolanan yiyecek ve su miktarında büyük farklılıklar vardır. Karaciğer hücreleri örneğin %70 su, %17 protein, %5 yağ, %2 karbonhidrat ve %0.1 nükleik asit içerir; kalan %6 tuzlar ve düşük moleküler ağırlıklı organik bileşikler, özellikle amino asitlerdir. Bitki hücreleri genellikle daha az protein, önemli ölçüde daha fazla karbonhidrat ve biraz daha fazla su içerir; İstisna, dinlenme halindeki hücrelerdir. Embriyo için bir besin kaynağı olan bir buğday tanesinin dinlenme hücresi yaklaşık olarak içerir. %12 protein (esas olarak depolanmış protein), %2 yağ ve %72 karbonhidrat. Su miktarı ancak tane çimlenmesinin başlangıcında normal seviyeye (%70-80) ulaşır.

Hücreyi inceleme yöntemleri

ışık mikroskobu.

Hücre şekli ve yapısının incelenmesinde ilk alet ışık mikroskobuydu. Çözünürlüğü, ışığın dalga boyuyla karşılaştırılabilir boyutlarla sınırlıdır (0,4-0,7 mikron görülebilir ışık). Bununla birlikte, hücresel yapının birçok elemanı boyut olarak çok daha küçüktür. Diğer bir zorluk ise çoğu hücresel bileşenin şeffaf olması ve kırılma indekslerinin suyunkiyle hemen hemen aynı olmasıdır. Görünürlüğü iyileştirmek için, genellikle farklı hücresel bileşenler için farklı afinitelere sahip olan boyalar kullanılır. Boyama, hücrenin kimyasını incelemek için de kullanılır. Örneğin, bazı boyalar ağırlıklı olarak nükleik asitlere bağlanır ve böylece hücre içindeki yerleşimlerini ortaya çıkarır. Boyaların küçük bir kısmı - bunlara intravital denir - canlı hücreleri boyamak için kullanılabilir, ancak genellikle hücrelerin önceden sabitlenmesi gerekir (proteini pıhtılaştıran maddeler kullanılarak) ve ancak o zaman boyanabilirler. Testten önce, hücreler veya doku parçaları genellikle parafin veya plastiğe gömülür ve ardından bir mikrotom kullanılarak çok ince kesitler halinde kesilir. Bu yöntem, tümör hücrelerini tespit etmek için klinik laboratuvarlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Geleneksel ışık mikroskobuna ek olarak, diğer optik yöntemler hücre çalışmaları: floresan mikroskopi, faz kontrast mikroskobu, spektroskopi ve X-ışını kırınım analizi.

Elektron mikroskobu.

Elektron mikroskobu yaklaşık bir çözünürlüğe sahiptir. 1-2 nm. Bu, büyük protein moleküllerinin incelenmesi için yeterlidir. Genellikle nesneyi metal tuzları veya metallerle boyamak ve kontrast oluşturmak gerekir. Bu nedenle ve ayrıca nesneler vakumda incelendiği için, elektron mikroskobu ile yalnızca ölü hücreler incelenebilir.

Metabolizma sırasında hücreler tarafından emilen bir radyoaktif izotop ortama eklenirse, bunun hücre içi lokalizasyonu otoradyografi kullanılarak tespit edilebilir. Bu yöntemde, hücrelerin ince kesitleri film üzerine yerleştirilir. Film, radyoaktif izotopların bulunduğu yerlerin altında kararıyor.

santrifüjleme.

Hücresel bileşenlerin biyokimyasal incelemesi için hücrelerin - mekanik, kimyasal veya ultrason yoluyla - yok edilmesi gerekir. Salınan bileşenler sıvı içinde süspanse edilir ve izole edilebilir ve santrifüjleme ile saflaştırılabilir (çoğunlukla bir yoğunluk gradyanında). Tipik olarak, bu tür saflaştırılmış bileşenler yüksek biyokimyasal aktiviteyi muhafaza eder.

hücre kültürleri.

Bazı dokular, hücreler canlı kalacak ve sıklıkla çoğalabilecek şekilde tek tek hücrelere bölünebilir. Bu gerçek nihayet hücrenin bir yaşam birimi olduğu fikrini doğrular. İlkel çok hücreli bir organizma olan sünger, elekten geçirilerek hücrelere bölünebilir. Bir süre sonra bu hücreler yeniden birleşerek süngeri oluşturur. Hayvan embriyonik dokuları, enzimler veya hücreler arasındaki bağları zayıflatan başka araçlar kullanılarak ayrıştırılabilir. Amerikalı embriyolog R. Harrison (1879-1959), embriyonik ve hatta bazı olgun hücrelerin vücut dışında uygun bir ortamda büyüyüp çoğalabileceğini ilk gösteren kişiydi. Hücre kültürü adı verilen bu teknik, Fransız biyolog A. Carrel (1873-1959) tarafından mükemmelleştirildi. Bitki hücreleri de kültürde yetiştirilebilir, ancak hayvan hücrelerine kıyasla daha büyük kümeler oluştururlar ve birbirlerine daha güçlü bir şekilde bağlanırlar, bu nedenle kültür büyümesi sırasında tek tek hücreler yerine doku oluşur. Hücre kültüründe, havuç gibi bütün bir yetişkin bitki, tek bir hücreden yetiştirilebilir.

mikrocerrahi.

Bir mikromanipülatörün yardımıyla, hücrenin tek tek parçaları bir şekilde çıkarılabilir, eklenebilir veya değiştirilebilir. Büyük bir amip hücresi, hücre zarı, sitoplazma ve çekirdek olmak üzere üç ana bileşene ayrılabilir ve daha sonra bu bileşenler yeniden bir araya getirilebilir ve canlı bir hücre elde edilir. Bu şekilde, farklı amip türlerinin bileşenlerinden oluşan yapay hücreler elde edilebilir. Bazı hücresel bileşenlerin yapay olarak sentezlenebileceği düşünüldüğünde, yapay hücrelerin birleştirilmesiyle ilgili deneyler, laboratuvarda yeni yaşam formlarının yaratılmasına yönelik ilk adım olabilir. Her organizma tek bir hücreden geliştiği için, yapay hücrelerin elde edilmesi yöntemi, prensip olarak, aynı zamanda mevcut hücrelerde bulunanlardan biraz farklı bileşenler kullanılarak, belirli bir türde organizmaların inşasına izin verir. Ancak gerçekte, tüm hücresel bileşenlerin tam sentezi gerekli değildir. Bir hücrenin bileşenlerinin tümü olmasa da çoğunun yapısı nükleik asitler tarafından belirlenir. Böylece, yeni organizmalar yaratma sorunu, yeni tip nükleik asitlerin sentezine ve bunların belirli hücrelerde doğal nükleik asitlerle yer değiştirmesine indirgenir.

hücre füzyonu.

Aynı veya farklı türdeki hücrelerin füzyonu ile başka bir yapay hücre türü elde edilebilir. Füzyonu sağlamak için hücreler viral enzimlere maruz bırakılır; bu durumda iki hücrenin dış yüzeyleri birbirine yapışır ve aralarındaki zar çöker ve bir çekirdek içinde iki kromozom takımının bulunduğu bir hücre oluşur. Hücreler boşaltılabilir farklı şekiller veya farklı bölünme aşamalarında. Bu yöntemle fare ile tavuğun, insan ile farenin, insan ile kurbağanın hibrit hücrelerinin elde edilmesi mümkün olmuştur. Bu tür hücreler yalnızca başlangıçta hibrittir ve çok sayıda hücre bölünmesinden sonra, bir veya başka türden kromozomların çoğunu kaybederler. Son ürünörneğin, insan genlerinin bulunmadığı veya yalnızca küçük miktarlarda bulunduğu bir fare hücresi haline gelir. Normal ve habis hücrelerin füzyonu özellikle ilgi çekicidir. Bazı durumlarda, melezler kötü huylu hale gelirken, diğerlerinde olmaz; her iki özellik de hem baskın hem de resesif görünebilir. Malignite çeşitli faktörlerden kaynaklanabileceği ve karmaşık bir mekanizmaya sahip olduğu için bu sonuç beklenmeyen bir durum değildir.

hücre yapısı

İnsan vücudu da diğer canlı organizmalar gibi hücrelerden oluşur. Vücudumuzdaki ana rollerden birini oynarlar. Hücreler yardımıyla büyüme, gelişme ve üreme gerçekleşir.

Şimdi biyolojide genellikle hücre denen şeyin tanımını hatırlayalım.

Hücre, virüsler dışında tüm canlı organizmaların yapısında ve işleyişinde yer alan temel bir birimdir. Kendi metabolizmasına sahiptir ve yalnızca bağımsız olarak var olmakla kalmaz, aynı zamanda kendini geliştirip yeniden üretebilir. Kısacası, hücrenin herhangi bir organizma için en önemli ve gerekli yapı malzemesi olduğu sonucuna varabiliriz.

Tabii ki çıplak gözle kafesi görmeniz pek mümkün değil. Ama yardım ile modern teknolojiler bir kişi, hücrenin kendisini ışık veya elektron mikroskobu altında incelemekle kalmayıp, aynı zamanda yapısını incelemek, tek tek dokularını izole etmek ve geliştirmek ve hatta genetik hücresel bilginin kodunu çözmek için büyük bir fırsata sahiptir.

Şimdi bu şeklin yardımıyla hücrenin yapısını görsel olarak inceleyelim:

hücre yapısı

Ancak ilginç bir şekilde, tüm hücrelerin aynı yapıya sahip olmadığı ortaya çıktı. Canlı bir organizmanın hücreleri ile bitki hücreleri arasında bazı farklar vardır. Gerçekten de, bitki hücrelerinde plastidler, bir zar ve hücre özsuyu içeren vakuoller vardır. Görselde hayvan ve bitkilerin hücresel yapısını görebilir ve aralarındaki farkı görebilirsiniz:

Bitki ve hayvan hücrelerinin yapısı hakkında daha fazla bilgi için videoyu izleyerek öğreneceksiniz.

Gördüğünüz gibi hücreler mikroskobik boyutlara sahip olmalarına rağmen yapıları oldukça karmaşıktır. Bu nedenle, şimdi hücrenin yapısını daha ayrıntılı bir şekilde incelemeye geçeceğiz.

Bir hücrenin plazma zarı

İnsan hücresinin çevresinde hücreye şekil vermek ve onu türünden ayırmak için bir zar bulunur.

Zar, maddeleri kısmen kendi içinden geçirme yeteneğine sahip olduğundan, bu nedenle gerekli maddeler hücreye girer ve atık ürünler hücreden uzaklaştırılır.

Geleneksel olarak hücre zarının, iki monomoleküler protein tabakasından ve bu tabakalar arasında yer alan bimoleküler bir lipit tabakasından oluşan ultramikroskopik bir film olduğunu söyleyebiliriz.

Bundan, hücre zarının bir dizi özel işlevi yerine getirdiği için yapısında önemli bir rol oynadığı sonucuna varabiliriz. Diğer hücreler arasında ve çevre ile iletişim için koruyucu, bariyer ve bağlantı işlevi görür.

Şimdi de şekildeki zarın daha detaylı yapısına bakalım:

sitoplazma

Hücrenin iç ortamının bir sonraki bileşeni sitoplazmadır. Diğer maddelerin içinde hareket ettiği ve çözündüğü yarı sıvı bir maddedir. Sitoplazma proteinler ve sudan oluşur.

Hücre içinde, sikloz adı verilen sitoplazmanın sürekli bir hareketi vardır. Sikloz sirküler veya ağsı şeklindedir.

Ek olarak, sitoplazma hücrenin farklı kısımlarını birbirine bağlar. Bu ortamda hücrenin organelleri bulunur.

Organeller kalıcıdır hücre yapıları belirli özelliklerle.

Bu tür organeller arasında sitoplazmik matris, endoplazmik retikulum, ribozomlar, mitokondri vb.

Şimdi bu organellere daha yakından bakmaya ve hangi işlevleri yerine getirdiklerini bulmaya çalışacağız.

sitoplazma

sitoplazmik matris

Hücrenin ana parçalarından biri sitoplazmik matristir. Bu sayede hücrede biyosentez işlemleri gerçekleşir ve bileşenleri enerji üreten enzimler içerir.

sitoplazmik matris

Endoplazmik retikulum

İçeride, sitoplazmik bölge küçük kanallardan ve çeşitli boşluklardan oluşur. Birbirine bağlanan bu kanallar endoplazmik retikulumu oluşturur. Böyle bir ağ yapısı bakımından heterojendir ve granüler veya pürüzsüz olabilir.


Endoplazmik retikulum

hücre çekirdeği

Hemen hemen tüm hücrelerde bulunan en önemli kısım hücre çekirdeğidir. Çekirdeği olan hücrelere ökaryot denir. Her hücre çekirdeği DNA içerir. Kalıtımın özüdür ve hücrenin tüm özellikleri onda şifrelenmiştir.

hücre çekirdeği

kromozomlar

Bir kromozomun yapısına mikroskop altında bakarsak, onun iki kromatitten oluştuğunu görebiliriz. Kural olarak, nükleer bölünmeden sonra kromozom tek kromatit haline gelir. Ancak bir sonraki bölünmenin başlangıcında, kromozomda başka bir kromatit belirir.

kromozomlar

Çağrı Merkezi

gözden geçirerek çağrı Merkezi anne ve kızı merkezcillerden oluştuğu görülebilir. Bu tür merkezcillerin her biri silindirik bir nesnedir, duvarlar dokuz üçlü tübülden oluşur ve ortada homojen bir madde vardır.

Böyle bir hücre merkezi yardımıyla hayvan ve alt bitki hücrelerinin bölünmesi gerçekleşir.

Çağrı Merkezi

ribozomlar

Ribozomlar hem hayvan hem de bitki hücrelerinde evrensel organellerdir. Başlıca işlevleri, işlevsel merkezde protein sentezidir.

ribozomlar

mitokondri

Mitokondri de mikroskobik organellerdir, ancak ribozomlardan farklı olarak, dış zarın pürüzsüz olduğu ve iç zarının cristae adı verilen çeşitli şekillerde çıkıntılara sahip olduğu iki zarlı bir yapıya sahiptirler. Mitokondri, solunum ve enerji merkezinin rolünü oynar

mitokondri

golgi aparatı

Ancak Golgi aygıtının yardımıyla maddelerin birikmesi ve taşınması gerçekleşir. Ayrıca bu aparat sayesinde lizozom oluşumu, lipid ve karbonhidrat sentezi gerçekleşir.

Yapı olarak, Golgi aparatı, hilal veya çubuk şeklindeki bireysel gövdelere benzer.

golgi aparatı

plastidler

Ama plastidler için bitki hücresi bir enerji santrali rolünü oynar. Bir türden diğerine değişme eğilimindedirler. Plastidler, kloroplastlar, kromoplastlar, lökoplastlar gibi çeşitlere ayrılır.

plastidler

lizozomlar

Enzimleri çözebilen sindirim vakuolüne lizozom denir. Yuvarlak bir şekle sahip mikroskobik tek zarlı organellerdir. Sayıları doğrudan hücrenin ne kadar canlı olduğuna ve fiziksel durumunun ne olduğuna bağlıdır.

Lizozom zarının tahrip olması durumunda, bu durumda hücre kendi kendini sindirebilir.

lizozomlar

Hücreyi beslemenin yolları

Şimdi hücrelerin nasıl beslendiğine bakalım:

hücre nasıl beslenir

Burada, proteinlerin ve polisakkaritlerin fagositoz yoluyla hücreye girme eğiliminde oldukları, ancak sıvı damlalarının - pinositoz yoluyla olduğu belirtilmelidir.

Besinlerin içine girdiği hayvan hücrelerinin beslenme yöntemine fagositoz denir. Ve besinlerin hücreye zaten çözünmüş halde girdiği herhangi bir hücreyi beslemenin böylesine evrensel bir yoluna pinositoz denir.

Hücreler, insan vücudunu bir tuğla bina gibi oluşturan mikroskobik canlı unsurlardır. Birçoğu var - yeni doğmuş bir bebeğin vücudunu oluşturmak için yaklaşık iki trilyon hücre gerekiyor!

hücreler çeşitli tipler veya türler, örneğin sinir hücreleri veya karaciğer hücreleri, ancak bunların her biri meydana gelmesi için gerekli bilgileri içerir ve normal operasyon insan vücudu.

insan hücresinin yapısı

İnsan vücudundaki tüm hücrelerin yapısı hemen hemen aynıdır. Her biri yaşayan hücre Jöle benzeri bir kütleyi - sitoplazmayı çevreleyen koruyucu bir kabuktan (zar olarak adlandırılır) oluşur. Hücrenin küçük organları veya bileşenleri - organeller - sitoplazmada yüzer ve hücrenin "komuta merkezini" veya "kontrol merkezini" - çekirdeğini içerir. Hücrenin normal çalışması için gerekli bilgiler ve çalışmasının dayandığı "talimatlar" çekirdekte bulunur.

hücre bölünmesi

İnsan vücudu her saniye yenilenir, milyonlarca hücre ölür ve birbirini değiştirerek doğar. Örneğin, eski bağırsak hücrelerinin yenileriyle değiştirilmesi dakikada bir milyon oranında gerçekleşir. Her yeni hücre, mevcut olanın bölünmesinin bir sonucu olarak ortaya çıkar ve bu süreç üç aşamaya ayrılabilir:
1. Hücre, bölünme başlamadan önce çekirdekte bulunan bilgileri kopyalar;
2. Ardından hücre çekirdeği ve ardından sitoplazma ikiye bölünür;
3. Bölünme sonucunda ana hücrenin birebir kopyası olan iki yeni hücre elde edilir.

İnsan vücudundaki hücrelerin türleri ve görünümleri

Aynı yapıya rağmen, insan hücreleri, gerçekleştirdikleri işlevlere bağlı olarak şekil ve boyut olarak farklılık gösterir. Bilim adamları, bir elektron mikroskobu kullanarak, hücrelerin paralel yüzlü (örneğin epidermal hücreler), bir top (kan hücreleri), yıldız işaretleri ve hatta teller (sinir) şeklinde olabileceğini ve bunların yaklaşık 200 türü olduğunu buldular.