Citológia alapfogalmai, absztrakt
A citológia alapfogalmai
A sejt tudományát citológia (görög "citosz" sejt, "logos" - tudomány) nevezzük. A citológia a sejtek szerkezetét és kémiai összetételét, az intracelluláris struktúrák és sejtek sejten belüli funkcióit, a sejtek szaporodását és fejlődését, a sejtek környezeti viszonyokhoz való adaptálását vizsgálja.
A "cella" elnevezést először Robert Hook használta a 17. század közepén. miközben mikroszkóp alatt nézte, vékony szelet a dugót. Látta, hogy a parafa cellákból - cellákból áll (angol "sejt" - kamera, sejt). A XIX. Század elején. jó mikroszkópok megjelenése után kialakultak a sejtek rögzítési és festési módszerei, a szervezetek sejtszerkezetének koncepcióját általánosan felismerték.
1838 és 1939 között. Két német tudósok - botanikus M. Schleiden és a zoológus T. Schwann összegyűjtött összes rendelkezésre álló adatok és megfigyelések egy egységes elmélet azt állítja, hogy a sejt A magot tartalmazó, a strukturális és funkcionális szempontok alapján minden élőlény. Körülbelül 20 évvel azután, hogy Schleidon és Schwann bejelentette a cellát, egy másik német tudós, R. Virchow nagyon fontos generalizálást hajtott végre: egy sejt a megelőző sejtből származhat. Akadémikus az Orosz Tudományos Akadémia Karl Baer felfedezte a petesejt az emlősök és úgy találta, hogy minden többsejtű élőlények kezdődik fejlődésüket a sejtből, és ezt a cellát a zigóta.
A modern celluláris elmélet a következő főbb rendelkezéseket tartalmazza:
1. A sejt az összes élő szervezet szerkezetének és fejlődésének alapegysége, az élet legkisebb egysége.
2. Az egysejtű és többsejtű organizmusok sejtjei hasonlóak (homológok) a szerkezetükben, a kémiai összetételükben, a létfontosságú aktivitás és metabolizmus alapvető megnyilvánulásaiban.
3. A sejtek szaporodása elosztásával történik, azaz E. minden új sejt az eredeti (anyai) sejtosztódás eredményeként jön létre. A rendelet genetikai folytonosság aggodalomra nem csak a cella egészét, hanem annak néhány kisebb komponensek - a gének és a kromoszómák és a genetikai mechanizmusokat, amelyek biztosítják, hogy az anyag, az öröklődés, hogy a következő generáció.
4. Komplex multicelluláris organizmusokban a sejtek speciálisan az általuk végzett és a szöveteket alkotják; a szövetek olyan szervek, amelyek szorosan összefüggnek és idegi és humorális szabályozásrendszerek alá vannak rendelve.
1. Az élő sejtek szerkezete
Minden élő szervezet egy sejtből (protozoa) vagy sok (többsejtes) sejtből áll. A sejt az élő anyagok egyik alapvető szerkezeti, funkcionális és reprodukciós eleme; ez egy elemi életrendszer. Vannak evolúciósan nem cellás organizmusok (vírusok), de csak sejtekben szaporíthatók. Különböző sejtek különböznek egymástól szerkezetű és méretű (cellaméret kezdve 1 mm néhány centiméter - ezt a tojást halak és madarak), és alakú (kerek lehet, mint a vörös vérsejtek, dendritikus például neuronok), és biokémiai jellemzők ( így például, a sejtek tartalmazó bakterioklorofill vagy hlorofoll menjen fotoszintézis folyamatok, amelyek lehetetlenné hiányában pigmentek), és a funkciók (megkülönböztetni csírasejtek - ivarsejtek és szomatikus - sejtek, amelyek viszont felosztva több különböző x típusok).
A sejt rendelkezik az élő rendszer minden alapvető tulajdonságával: az anyagcserét és az energiát (anyagcserét), a reprodukciót és a növekedést, a reaktivitást és a mozgást. Ez a legkisebb strukturális és funkcionális egység az élő.
A sejt három fő részből áll: 1) egy sejt vagy sejtmembrán, amely elválasztja a sejtet a környezettől és szabályozza a sejt és a környezet közötti cserét; 2) citoplazmát, amely különböző mikrostruktúrákat és organelleket tartalmaz, és 3) a sejtmagot, amely DNS-t - a genetikai információ megőrzőjét tartalmazza.
A sejtmembrán kettős réteg lipidmolekulákból áll, amelyekbe fehérjemolekulák vannak beágyazva. A sejt képes különféle anyagokat felszabadítani a külső membránon kívül, például nyálkahártyát, cellulózt, sejtfalakat és más anyagokat, valamint szelektíven elnyeli a különböző anyagokat kívülről. A membrán állandó koncentrációban fenntartja a sejtben lévő sók koncentrációját. A hibás sejt elveszíti a kontroll különböző anyagok belső koncentrációját, különösen a sókat.
A különböző anyagok felszívódását és izolálását élő sejtek által a membránba ágyazott speciális fehérjék szabályozzák. Ezek a fehérjék kapuk vagy szivattyúk, és munkájuk az energiafogyasztással kapcsolatos.
A membrán belsejében egy celluláris tartalom - egy nagyon viszkózus közeg, amelyet citoplazmának neveznek. A citoplazmában különböző organellák, amelyek általában a membránok által körülvettek. Ezek közé tartoznak a mitokondriumok, amelyekben a légzőszervi enzimek zárva vannak. Itt "cukrokat" égetnek és az energiával gazdagított ATP (adenozin-trifoszforsav) szintetizálódik. A növényi sejtekben a mitokondriumok mellett klorofill-tartalmú kloroplasztok is találhatók. Itt fotoszintézis zajlik le, amely során az ATP cukrokat és molekulákat szintetizálnak.
Bakteriális sejtekben a DNS szabadon helyezkedik el a citoplazmában. A gombák, növények és állatok sejtjeiben a DNS része a kromoszómáknak, amelyek a magban helyezkednek el. A sejtmag membránja a citoplazmától elválasztja a magot.
Egy tipikus sejtben több mint 500 különböző enzim található, és több száz és akár több ezer kémiai reakció lép fel, amelyeket fehérjeenzimek segítségével végzik. A sejtekhez szükséges összes anyag szintézisét az alábbiak szerint szabályozzuk:
1) Elnyomás (elnyomás) vagy szintézis indukálása a gén szintjén. A bioszintézis végterméke kikapcsolhatja a megfelelő gén munkáját (elnyomás). A sejtbe vagy az abban képződött anyagba beletartozhat a megfelelő gén munkája (indukció).
2) Az enzimaktivitás végtermékének gátlása (elnyomása). Ha az anyag elegendő mennyiségben hozzáférhetővé válik, akkor ez mind saját magának, mind a képződésében részt vevő enzimek szintézisének megszüntetéséhez vezet.
A végtermék gátlása a negatív visszacsatolás megnyilvánulása, egy hagyományos szabályozó mechanizmus, amely nemcsak a sejtekben fordul elő.
2. Élettartamú sejtciklus
A sejt életciklusa (sejtciklus) a sejt életének az egyik részről a másikra, vagy a megosztástól a halálig terjed. A különböző sejttípusok esetében a sejtciklus más. Interfázis - között térelválasztó, amelyben vannak olyan folyamatok a növekedés, a megduplázódása a DNS-molekulák, fúziós fehérjék és más szerves vegyületek, a mitokondriumok és a plasztidok hasadási, proliferációját az endoplazmatikus retikulum. Intenzíven felhalmozza az energiát. A mitózis a kromoszómák spiralizációjával és egy olyan berendezés létrehozásával jár együtt, amely biztosítja az anyatejt örökletes anyagának egyenletes eloszlását a két lány sejt között. A meiózis a sejtek elkülönítésének speciális módja, amelynek következtében a kromoszómák száma felére csökken és haploid sejtek jönnek létre.
A mitózis és a meiózis folyamatainak összehasonlítása. Mitózis és meiózis Ugyanazok a hasadási fázisok. A DNS-molekulák szétválasztása, spiralizálása és megkettőzése megtörténik. A cella egyenlítőjén lévő metafázisban megduplázódnak a kromoszómák. A cella egyenlítőjén lévő metafázisban homológ kromoszómák párjai találhatók. A kromoszómák konjugálása hiányzik. A prophase-homológ kromoszómák konjugáltak és helyeket cserélhetnek (áthaladás). Az osztások között a kromoszóma megduplázódik. Az első és a második rész között a kromoszómák megduplázódnak. Két kromoszómaszínű (2n) diploid kromoszómákkal rendelkező lányos sejt képződik. Négy sejtet alakítanak ki haploid kromoszómakészletekkel (n). A mitózis előfázisában a kromoszómák spirálisak, összehúzódnak és sűrűsödnek. A kromatidok eltérnek egymástól, és csak centrométerek kapcsolódnak egymáshoz. A metafázis kromoszómái X formájúak, két kromatidból állnak, amelyek végei kettéosztódnak. Az anafázisban minden kromoszómát különálló kromatidokra osztanak, amelyeket lánykromoszómának neveznek. Úgy néznek ki, mint az elsődleges nyak helyén hajlított botok
Metaphase. A kromoszómák spiralizációjának folyamata és az osztásorsó kialakulása befejeződött. Mindegyik kromoszómát a centromérrel a maghasadó mikrotubulusához rögzítjük és a sejt központi részére irányítjuk. A centromér kromoszómák egyenlő távolságra vannak a sejt pólusainál. A kromatideket egymástól elválasztják
Anafázis (a legrövidebb). A centromerek osztódása és a kromatidok eltérése a sejt különböző pólusaihoz. Mindegyik pólusnak van egy diploid kromoszóma halmaza. A kromoszómák despiralisizálódása a kromatidok felhalmozódása körüli, nukleáris boríték keletkezik, nukleolik jelennek meg; a gyermekmagok az interphase-ok formáját öltik. Az anyatejt citoplazmája megoszlik. Két lány sejt képződik. Kettő diploid kromoszómakészletű lányos sejtek képződnek
Prophase I. A kromoszómák spirálizációja megkezdődik, de az egyes kromatidok nem különülnek el. Homológ kromoszómák konvergálnak, párokat alkotnak - a konjugáció megtörténik. A konjugáció során előfordulhat átkelési folyamat, amelynek során a homológ kromoszómák bizonyos régiókat váltanak át. Az áthaladás eredményeként egyes gének különböző állapotainak új kombinációi jönnek létre. Egy idő után a homológ kromoszómák elkezdenek eltérni egymástól. A nucleoli eltűnik, a nukleáris boríték összeomlik és az orsóosztás megkezdődik
Metafázis I. A hasadási tengely rostjai homológ kromoszómák centromerjeihez kötődnek, nem az ekvatoriális lemez síkjában, hanem mindkét oldalán.
Anafázis I. Homológ kromoszómák elkülönülnek egymástól, és a sejt ellentétes pólusaira költöznek. A centromér különálló kromoszómák nem oszlanak el, és minden kromoszóma két kromatidból áll. A sejtek mindegyik pólusán félig (haploid) kromoszóma-készlet áll össze.
Telophase I. Egy nukleáris boríték keletkezik. Az állatok és néhány növény dispiralized kromoszómák és osztály a citoplazma hajtjuk Mivel az első osztály esetén, vagy sejtmag csak haploid kromoszóma-sorozattal. Az első és a második rész közötti interphase csökken, a DNS-molekulák nem duplázódnak meg ebben az időben.
Prophase II. Spiralizuyutsya kromoszómák, amelyek mindegyike áll a két kromatidák eltűnik nucleolusok, magmembránok elromlik, centríoi elmozdulni a pólusok sejtosztódás orsó elkezd kialakulni. A kromoszómák megközelítik az egyenlítőtáblát.
Metafázis II. A kromoszómák spiralizálódása és az osztásorsó alakulása befejeződött. A kromoszómák centromerjei az egyenlítői lemez mentén egy sorban vannak elrendezve, az izzószálak hozzá vannak erősítve.
Anafázis II. Osszuk centromérához kromoszómák és kromatidok térnek köszönhetően a pólusok a sejt lerövidítése szálak orsóra.
Telophase II. A kromoszómák despirálódnak, a hasadási tengely eltűnik, a nucleoli és a nukleáris boríték keletkezik. A citoplazma megoszlása van.
Számos tanulmány a citológia területén, a biológiai tudomány, amely egy élő sejt tanulmányozására szakosodott, kimutatta, hogy minden sejtnek bizonyos közös tulajdonságai vannak, nem csak struktúrában, hanem függvényekben is. Tehát a sejtek metabolizálódnak, képesek állapotuk önszabályozására, örökletes információkat továbbíthatnak. A ketreceket a növekedés és a reprodukció jellemzi. Mindegyik kialakult lány sejt nő, és eléri az anya sejt méretét. Az új sejtek anyai sejtként működnek.
Ugyanakkor kiderült, hogy a sejtek nagyon sokszínűek. Egységes sejtekként (amebae), valamint többsejtű szervezetekben létezhetnek. A sejtek élettartama néhány órától több tucat évig változik. Így a nyelőcső egyes sejtjei néhány nappal a megjelenést követően halnak meg, és az idegsejtek élettartama egybeeshet egy személy élettartamával. A sejtek életciklusát vagy az életszakasz és az élet folytatása végzi el, de már frissített formában, vagy halál szerint.
A cella mérete az ezredmétertől 10 cm-ig terjed, amely azonban nagyon ritka.
A cianobaktériumok és a valódi baktériumok sejtjei a legegyszerűbbek. Nincsenek maguk, mitokondriumok, plasztidok és más, a magasabb organizmusok sejtjeire jellemző szerkezetek, a belső membránok rendszerét nem fejlesztették ki. A sejtmag hiányában az ilyen sejteket prokarióta-ként nevezik.
A bakteriális sejtek lehetnek kerekek, rúd alakúak, görbültek vagy csavarozottak. A gömb alakú baktériumok (cocci) sejtjei egymással össze tudnak kapcsolódni, párokat, csomókat, filmet vagy hosszú láncokat alkotnak. A rúd alakú baktériumok (bacillák) párokat vagy láncokat alkothatnak, de gyakran egyetlen sejtként élnek.
A valódi algák és a szárazföldi növények, a gombák és az állatok sejtjei kialakultak, és eukarióta néven ismertek.
Rengeteg eukarióta szervezetek léteznek az egyes sejtek: egysejtű alga (Chlorella), egysejtű gombák (élesztők), és egysejtű állatok (amőba, csillósok).
A többsejtű növények és az állatok sejtjei meglehetősen különbözőek lehetnek. Az ember például, mint minden más gerinces áll, ideg- és izomsejtekből, májsejtekből, csontszövetből és sok másból áll. A sejtek alakja és mérete változatossága a funkciók sokféleségének felel meg.
Így egy élő sejt számos létfontosságú tulajdonsággal rendelkezik: az anyagcserét, az ingerlékenységet, a növekedést és a reprodukciót, a mobilitást, amely alapján az egész szervezet funkcióit megvalósítják.
A sejtelméletnek a tudomány fejlődésében betöltött jelentősége egyértelművé tette, hogy a sejt az összes élő szervezet legfontosabb összetevője. Ez a fő "épület" összetevője, a sejt egy többsejtű szervezet embrionális alapja, mert a test fejlődése egyetlen cellával kezdődik - a zigóta. A sejt a fiziológiai és biokémiai folyamatok alapja a szervezetben, mert a celluláris szinten végül minden fiziológiás és biokémiai folyamat előfordul. A sejtelmélet lehetővé tette, hogy az összes sejt kémiai összetételének hasonlóságára következtethessen, és ismét megerősítette az egész szerves világ egységét.
