Ląstelės branduolys: funkcijos ir sandara. Branduolys yra ląstelės valdymo sistema. Pagrindinė struktūra

Medžiagų struktūrų ir ontologinės bemasės bangų terpės vienovės samprata leidžia suprasti visų tipų sąveikos pobūdį ir sisteminę nukleonų, branduolių ir atomų struktūros organizavimą. Neutronai vaidina pagrindinį vaidmenį formuojant ir palaikant branduolių stabilumą, kurį užtikrina du bozonų mainų ryšiai tarp protonų ir neutronų. Alfa dalelės yra pagrindinės struktūros „plytos“. Branduolių struktūros, savo forma artimos sferinėms, susidaro pagal periodinės D.I sistemos periodus. Mendelejevo papildymas kompleksas n-p-n, alfa dalelės ir neutronai. Radioaktyvaus atomų skilimo priežastis nėra optimali branduolio struktūra: protonų ar neutronų skaičiaus perteklius, asimetrija. Branduolių alfa struktūra paaiškina visų rūšių radioaktyvaus skilimo priežastis ir energijos balansą.

nukleonų struktūra

alfa dalelių

„bozonų mainų“ jėgos

stabilumas

radioaktyvumas

1. Vernadskis V.I. Biosfera ir noosfera. – M.: Rolfas. 2002. - 576 p.

2. Dmitrijevas I.V. Sukimasis išilgai vienos, dviejų ar trijų savo vidinių ašių - būtina sąlyga ir dalelių egzistavimo forma fizinis pasaulis. - Samara: Samaros knyga. leidykla, 2001. - 225 p.

3. Poliakovas V.I. Egzaminas „Homo sapiens“ (Iš ekologijos ir makroekologijos... į PASAULIĄ). - Saranskas: Mordovijos universiteto leidykla, 2004. - 496 p.

4. Poliakovas V.I. PASAULIO DVASIAS vietoj chaoso ir vakuumo (Fizinė Visatos sandara) // „Šiuolaikinės aukštosios technologijos“ – -2004 m. Nr. 4. - P.17-20.

5. Poliakovas V.I. Elektronas = pozitronas?! //Šiuolaikinės mokslui imlios technologijos. - 2005. - Nr. 11. - S. 71-72.

6. Poliakovas V.I. Materijos gimimas // Fundamentalūs tyrimai 2007. Nr. 12. - P.46-58.

7. Poliakovas V.I. „Homo sapiens – II“ egzaminas. Nuo XX amžiaus gamtos mokslo sampratų iki prigimtinio supratimo. – Leidykla „Gamtos mokslų akademija“. - 2008. - 596 p.

8. Poliakovas V.I. Kodėl protonai yra stabilūs, o neutronai radioaktyvūs? // "Radioaktyvumas ir radioaktyvieji elementai žmogaus aplinkoje": IV tarptautinė konferencija, Tomskas, 2013 m. birželio 5-7 d. - Tomskas, 2013. - P. 415-419.

9. Poliakovas V.I. Natūralaus supratimo apie nukleonų struktūrą, branduolius, atomų stabilumą ir radioaktyvumą pagrindai // Ten pat. - S. 419-423.

10. Poliakovas V.I. Atomų struktūros – orbitinės bangos modelis// Šiuolaikinių gamtos mokslų sėkmė. - 2014. Nr.3. - P.108-114.

12. Fiziniai dydžiai: vadovas // A.P. Babičevas, N.A. Babuškina, A.M. Bratkovskis ir kiti; Red. I.S. Grigorjeva, E.Z. Melikhova. – M.: Energoatomizdat, 1991. – 1232 p.

Šiuolaikinė fizika siūlo lašo, apvalkalo, apibendrintus ir kitus modelius branduolių struktūrai apibūdinti. Nukleonų jungimasis branduoliuose paaiškinamas surišimo energija dėl „ypatingų specifinių branduolinių jėgų“. Šių jėgų savybės (trauka, trumpas nuotolis, krūvio nepriklausomumas ir kt.) priimamos kaip aksioma. Klausimas "kodėl taip?" kyla beveik kiekvienam baigiamajam darbui. „Priimta (?), kad šios jėgos yra vienodos nukleonams... (?). Lengvųjų branduolių specifinė surišimo energija staigiai didėja, patiriant keletą šuolių (?), tada didėja lėčiau (?), o vėliau palaipsniui mažėja. „Stabiliausi yra vadinamieji „stebuklingi branduoliai“, kuriuose protonų arba neutronų skaičius yra lygus vienam iš magiškų skaičių: 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126 ... (?) Ypač stabilūs yra dvigubai magiški branduoliai: 2He2, 8O8, 20Ca20, 20Ca28, 82Pb126" (kairysis ir dešinysis indeksai atitinka atitinkamai protonų ir neutronų skaičių branduolyje). Kodėl egzistuoja „stebuklingi“ branduoliai, o magiškasis izotopas 28Ni28, kurio maksimali savitoji surišimo energija yra 8,7 MeV, yra trumpalaikis
(T1 / 2 = 6,1 dienos)? „Branduolams būdinga beveik pastovi surišimo energija ir pastovus tankis, nepriklausomas nuo nukleonų skaičiaus“ (?!). Tai reiškia, kad surišimo energija nieko neapibūdina, taip pat masės defekto lentelės reikšmės (20Са20 yra mažesnė nei 21Sc24, 28Ni30 mažesnė nei 27Co32 ir 29Cu34 ir kt.). Fizika pripažįsta, kad „sudėtingas branduolinių jėgų pobūdis ir sunkumai sprendžiant lygtis... iki šiol neleido sukurti vieningos nuoseklios atomo branduolio teorijos“. XX amžiaus mokslas, paremtas reliatyvumo teorijos postulatais, panaikino logiką ir priežastinį ryšį, o matematinius fantomus paskelbė realybe. Nežinodami branduolių ir atomų sandaros, mokslininkai sukūrė atomines bombas ir bando imituoti Didįjį Visatos sprogimą susidūrimuose ...

„A. Einšteino gamtos mokslų revoliucija“ „erdvės ir laiko kontinuumo“ lygtis pakeitė dešimčių žymių mokslininkų darbais (Huygenso, Hooke'o, Jungo, Naviero, Stokeso, Hertzo, Faradėjaus, Maxwello, Lorentzo, Thomsono, Tesla ir kt.), kurie sukūrė elektromagnetizmo ir atomizmo teorijas „eterio“ terpėje. Reikėtų grįžti šimtmetį atgal...

Darbo tikslas ir metodas. Išeitis iš mokslo aklavietės įmanoma remiantis „eterio“ terpės esmės supratimu. Į IR. Vernadskis rašė: „NEMATERIALIOS aplinkos spinduliuotė apima visą prieinamą, visą įsivaizduojamą erdvę... Aplink mus, mumyse, visur ir visur, be pertrūkių, amžinai besikeičiančių, sutampančių ir susidūrusių, yra spinduliuotės. skirtingų ilgių bangos – nuo bangų, kurių ilgis skaičiuojamas dešimtimi milijonų dalių, iki ilgųjų, matuojamų kilometrais... Jomis užpildyta visa erdvė...“. Visa medžiaga yra suformuota šios ontologinės, nematerialios banginės terpės ir egzistuoja sąveikaujant su ja. „Eteris“ – tai ne dujos ir ne viesulų chaosas, o „Veiksmo tvarkos chaosas – DVASIA“. DVASIOS aplinkoje iš vienos elementarios dalelės - masono (elektrono / pozitrono) reguliariai ir sistemingai organizuojamos struktūros nuo nukleonų, branduolių ir atomų iki Visatos.

Darbe sukurtas branduolių sandaros modelis, kuriame paaiškinamos jų savybės, nukleonų jungimosi branduoliuose priežastys, ypatingas stabilumas ir radioaktyvumas.

Nukleonų sandara ir savybės

Fizikoje priimtas nukleono modelis yra pastatytas iš dešimčių hipotetinių dalelių, turinčių pasakišką pavadinimą „kvarkas“ ir pasakiškus skirtumus, įskaitant: spalvą, žavesį, keistumą, žavesį. Šis modelis yra pernelyg sudėtingas, neturi įrodymų ir net negali paaiškinti dalelių masės. Nukleonų struktūros modelį, paaiškinantį visas jų savybes, sukūrė I.V. Dmitrijevas (Samara), remdamasis jo atrastu maksimalios konfigūracinės entropijos principu (struktūrinių elementų lygybė paviršiuje ir pirminių dalelių tūryje) ir tezę, kad dalelės egzistuoja tik besisukant „išilgai vieno, dviejų ar trijų. tinkamos vidinės ašys“. Nukleonas suformuotas iš 6 šešiakampių π+(-)-mezonų struktūrų, supančių plius-miuoną μ+, o jų struktūra sudaryta parenkant kamuoliukų skaičių: dviejų tipų elektronus ir pozitronus. Tokia struktūra buvo pagrįsta masonų materialių dalelių ir DVASIOS terpės sąveika darbe, o vėliau išgryninta ir įrodyta remiantis mezonų struktūros konstravimu pagal smulkiosios struktūros konstantą.
1/α = 2h(ε0/μ0)1/2/e2 = 137,036. Fizikai W. Pauli ir R. Feynmanas glumino šios konstantos fizikinę prasmę, tačiau DVASIA terpėje tai akivaizdu: tik santykiniu atstumu 1/α nuo krūvio egzistuoja materijos ir terpės banginė sąveika.

Apskaičiuotas masės (me) skaičius miuono struktūroje turėtų būti 3/2α = 205,6 , o miuono masė 206,768 me . Savo 207 masonų struktūroje centrinis nustato krūvį ± e ir sukimąsi ± 1/2, o 206 vienas kitą panaikina. Pionai, kaip postulavo I. Dmitrijevas, susidaro iš „dviašių“ elektronų ir pozitronų (spin = 0, krūvis +/-, masė me). DVASIA terpėje 2/3 me masės bozonai turėtų susidaryti kaip pirmasis materijos susidarymo etapas iš Visatos foninės spinduliuotės kvantų Saulės atmosferoje. Tokių dalelių tankioje struktūroje turėtų būti 3/α = 411, o jų masė turėtų būti 3/α · 2/3 me = 274 me , o tai atitinka pi-mezonus (mπ = 273,210 me ). Jų struktūra panaši į miuonų: centre esanti dalelė lemia krūvį ± 2/3e ir sukimąsi 0, o 205 dalelės yra tarpusavyje subalansuotos.

Protono iš centrinio miuono ir 6 pionų struktūra, atsižvelgiant į masės praradimą keičiantis („branduoliniam“) ryšiui tarp 6 masonų (miuono ir piono jungtis) ir 6 bozonų (pion-to-pion ryšys, 4 me ), paaiškina jo masė.

MP \u003d 6mp + mm - 10me \u003d 6 273.210 me + +206.768 me - 10me \u003d 1836.028 me.

Ši vertė, kurios tikslumas yra 0,007%, atitinka protonų masę Мр = 1836,153 me. Protonų krūvį +e ir sukimąsi ±1/2 lemia centrinis masonas+ centriniame miuone+. Protonų modelis paaiškina visas jo savybes, įskaitant stabilumą. DVASIA terpėje medžiagų dalelių sąveika vyksta dėl su jomis susijusios terpės „debesų“ rezonanso (formos ir dažnio sutapimas). Protonas yra stabilus, nes jį nuo medžiagų dalelių ir kvantų apsaugo pionų apvalkalas, turintis skirtingą bangų lauką.

Protono masė yra 1836,153 me, o neutrono masė yra 1838,683 me. Protono krūvio kompensavimas, analogiškai su vandenilio atomu, suteiks elektroną bangos orbitoje jo pusiaujo plokštumoje („viena sukimosi ašis“), o jo „dviašis sukimasis“ bus „savas“ piono debesis. Sudėkime 2 bozonus priešinguose neutrono pionuose; jie kompensuoja orbitos impulsą, o neutrono masė bus 1838,486 me. Ši struktūra paaiškina neutrono masę (skirtumas 0,01%), krūvio nebuvimą ir, svarbiausia, „branduolines“ jėgas. „Papildomas“ bozonas yra silpnai surištas struktūroje ir suteikia „mainų“ ryšį, užimdamas „laisvą vietą“ kaimyniniame protono pione su branduoliniu dažniu, jis išstumia kitą bozoną, grįžtantį į neutroną. „Papildomi“ bozonai neutrone yra jo „dvi rankos“, laikančios branduolius kartu.

Elementų branduoliuose esantis neutronas užtikrina branduolių stabilumą, o pats yra „išsaugotas“ branduolyje nuo skilimo (T1 / 2 \u003d 11,7 min.), To priežastis yra jo „silpnosios vietos“: orbita elektronas ir dviejų iš šešių pionų buvimas "piono sluoksnyje" pagal "papildomą" bozoną.

XX amžiaus mokslininkai sugalvojo dešimtis teorijų ir šimtus „elementariųjų“ dalelių, tačiau negalėjo paaiškinti atomų sandaros, o gamtai prireikė tik dviejų tokių dalelių, kad sukurtų du nukleonus, o iš jų 92 elementus ir sukurtų visą medžiagą. PASAULIS!!!

Atominių branduolių alfa struktūra

Visų gamtoje dažniausiai pasitaikančių elementų izotopai turi lyginį neutronų skaičių (išskyrus 4Be5 ir 7N7). Iš viso iš 291 stabilaus izotopo 75 % turi lyginį neutronų skaičių ir tik 3 % turi lyginius nelyginius branduolius. Tai rodo pirmenybę protono ryšiui su dviem neutronais, protonų ir protonų ryšių nebuvimą ir „branduolinių jėgų nepriklausomybę nuo krūvio“. Branduolių karkasą sudaro neutronų-protonų ryšiai, kur kiekvienas neutronas gali turėti po 2 protonus, keičiantis dviem bozonams (pavyzdžiui, 2He1). Sunkiuose branduoliuose santykinis neutronų skaičius didėja, o tai sustiprina branduolio karkasą.

Minėti argumentai ir sistemingo materijos organizavimo nematerialioje aplinkoje principas leidžia pasiūlyti elementų branduolių struktūros „bloko konstrukcijos“ modelį, kuriame „blokas“ yra helio atomo branduolys. - alfa dalelė. Helis yra pagrindinis kosmologinės nukleosintezės elementas, o pagal gausą Visatoje yra antras elementas po vandenilio. Alfa dalelės yra optimali tvirtai surištų dviejų nukleonų porų struktūra. Tai labai kompaktiška, glaudžiai sujungta sferinė struktūra, kurią geometriškai galima pavaizduoti kaip sferą su kubu, kuriame yra įrašytas kubas su mazgais priešingose 2 protonų ir 2 neutronų įstrižainėse. Kiekvienas neutronas turi dvi „branduolinių mainų“ jungtis su dviem protonais. Neutrono artėjimo prie protonų elektromagnetinį ryšį užtikrina orbitinis elektronas jo struktūroje (patvirtinimas: magnetiniai momentai: μ (p) \u003d 2,793 μN, μ (n) \u003d -1,913 μN, kur μN yra Bohr μN branduolinis magnetonas).

Tariamas „kuloninis“ protonų atstūmimas neprieštarauja jų požiūriui. To, kaip ir miuonų iš masonų struktūrose, paaiškinimas slypi „krūvio“ supratimu kaip neatskiriama dalelės masės savybe – DVASIOS terpės judėjimu, susijusiu su masės banginiu judėjimu. , išreikšta jėga šioje terpėje (krūvio vienetas gali būti kulonas2 – jėga, padauginta iš paviršiaus). Dviejų tipų +/- įkrovimai yra kairė ir dešinė sukimosi kryptis. Kai du protonai artėja pusiaujo plokštumoje, „pagautos“ terpės judėjimas bus priešingas, o artėjant „iš ašigalių“ – viena kryptimi, prisidedant prie artėjimo. Dalelių artėjimą riboja jų „lauko“ apvalkalų sąveika, atitinkanti „Compton“ bangos ilgį: λК(р) = 1,3214 10-15 m, o λК(n) = 1,3196 10-15 m neutrono, bozonų mainų („branduolinės“) jėgos tarp jų veikia tokiu atstumu.

Alfa dalelių branduolių struktūros susidaro minimalaus tūrio ir artimos sferinės formos. Alfa dalelių struktūra leidžia joms jungtis nutraukiant vieną n-p bozono mainų ryšį ir suformuojant du n-p ir p-n ryšius su kaimynine alfa dalele. Kai branduolyje yra bet koks protonų skaičius, susidaro vienas sferinis laukas, kurio intensyvumas yra toks pat, tarsi krūvis būtų sutelktas centre (Ostrogradskio-Gausso taisyklė). Vieno branduolio lauko susidarymą patvirtina orbitinė-banginė atomų struktūra, kur visos s, p, d, f orbitos sudaro sferinius apvalkalus.

Elementų branduolių konstravimas iš alfa dalelių vyksta sistemingai, nuosekliai kiekviename periode, remiantis ankstesnio elemento branduoliu. Branduoliuose, kuriuose yra lyginis protonų skaičius, ryšiai yra subalansuoti, papildomo protono atsiradimas kito atomo struktūroje neįmanomas. Atomų branduoliuose po deguonies protonas pridedamas pagal schemą (n-p-n). Aiški konstrukcijų formavimo seka pagal D.I. lentelės laikotarpius ir serijas. Mendelejevas - siūlomo branduolių modelio pagrįstumo patvirtinimas ir yra V. I. minties patvirtinimas. Vernadskis apie „atomų eiliškumą“: „Natūralaus atomų nepastovumo procesas vyksta neišvengiamai ir nenugalimai... Paėmę bet kurio atomo istoriją kosminiu laiku, matome, kad tam tikrais laiko intervalais, iš karto, vienodais šuoliais, poliarinio laiko vektoriaus kryptimi pereina į kitą atomą, kitą cheminis elementas» . Pirmųjų atomų laikotarpių branduolių schemos pateiktos lentelėje. vienas.

1 lentelė

Numatoma pagrindinių stabilių atomų izotopų iš alfa dalelių (α), protonų (p) ir neutronų (n) branduolių struktūra (plokščia projekcija): pAn










							nnαααααααnn

nnαααααααnn

nnαααnnααααnn

nnααnαααnααnn

nααααnnαααn

nnαααααααnn

nααnnααααnnααn

nααααnnαααn

Kiti 5 ir 6 elementų periodai gali būti modeliuojami panašiai, atsižvelgiant į tai, kad protonų skaičiaus padidėjimui reikės padidinti neutronų skaičių, kaip vidinis rėmas branduolių, taigi paviršiniame sluoksnyje, pagal n-n schemą.

Pateiktą iliustruojančią plokščią branduolių sandaros projekciją galima papildyti orbitine schema, atitinkančia periodinės lentelės periodus.
(2 lentelė).

2 lentelė

Branduoliniai elementų apvalkalai ir laikotarpiai lentelėje D.I. Mendelejevas

Branduolinis apvalkalas – laikotarpis	Pradžios ir pabaigos elementai iš eilės	Elementų skaičius	Santykis n/p
Branduolinis apvalkalas – laikotarpis	Pradžios ir pabaigos elementai iš eilės	Elementų skaičius	Elementarus	Baigtinis





	55Cs78 -82Pb126 (83Bi126… 86Rn136)
	(87Fr136 - 92U146...).

Apvalkalai yra pastatyti kaip atomo struktūra, kai elektronų orbitų sferiniai apvalkalai kiekviename periode susidaro didesniu spinduliu nei ankstesniame periode.

Elementai po 82Pb126 (83Bi126 T1/2 ≈1018 metų) nėra stabilūs (2 lentelėje pateikti skliausteliuose). Švino struktūroje esanti 41 alfa dalelė sudaro elektros krūvį, kuriam branduolių stabilumui palaikyti reikia papildomų 40-44 neutronų. Neutronų ir protonų skaičiaus santykis n/p> (1,5÷1,6) yra sunkiųjų branduolių stabilumo riba. Branduolių pusinės eliminacijos laikas po 103 „elementų“ yra sekundės. Šie „elementai“ negali išsaugoti branduolio struktūros ir sudaryti atomo elektroninį apvalkalą. Vargu ar verta leisti mokslininkų pinigus ir laiką jų dirbtinei gamybai. „Stabilumo salos“ negali būti!

Branduolių alfa struktūros modelis paaiškina tarpusavio ryšio jėgas, stabilumą, visas elementų savybes (inertinių dujų struktūros užbaigtumą, paplitimą gamtoje ir ypatingą simetriškos struktūros elementų stabilumą: O, C , Si, Mg, Ca, panašumas į Cu, Ag, Au ...) .

„Nesavaiminio“ irimo priežastys

Radioaktyviųjų izotopų struktūros nėra simetriškos, turi nesubalansuotą n-p porą. Izotopų pusinės eliminacijos laikas kuo trumpesnis, tuo jų struktūra labiau skiriasi nuo optimalios. Izotopų, turinčių daug protonų, radioaktyvumas paaiškinamas tuo, kad neutronų „mainų“ jėgos nesugeba išlaikyti viso savo krūvio, o izotopų, turinčių neutronų perteklių, skilimas paaiškinamas jų pertekliumi optimaliam. struktūra. Branduolių alfa struktūra leidžia paaiškinti visų tipų radioaktyvaus skilimo priežastis.

Alfa skilimas. Branduolinėje fizikoje „pagal šiuolaikines koncepcijas alfa dalelės susidaro radioaktyvaus skilimo momentu, kai susitinka du protonai ir du neutronai, judantys branduolio viduje... alfa dalelės pasitraukimas iš branduolio galimas dėl tunelio efekto. per potencialų barjerą, kurio aukštis ne mažesnis kaip 8,8 MeV“. Viskas vyksta atsitiktinai: judėjimas, susitikimas, formavimasis, energijos rinkinys ir išvykimas per tam tikrą barjerą. Alfa struktūros branduoliuose nėra jokių kliūčių pabėgti. Kai visų protonų bendro krūvio stiprumas viršija visų neutronų sulaikymo bozonų mainų jėgas, branduolys išmeta mažiausiai struktūroje surištą alfa dalelę ir „atjaunina“ 2 krūviais. Alfa skilimo galimybės atsiradimas priklauso nuo branduolių sandaros. Jis atsiranda ties 31 alfa dalele 62Sm84 branduolyje (n/p = 1,31) ir tampa būtinas nuo 84Po (n/p = 1,48).

β+ skilimas. Branduolinėje fizikoje „β + skilimo procesas vyksta taip, tarsi vienas iš branduolio protonų virstų neutronu, išspinduliuojančiu pozitroną ir neutriną: 11p→ 01n + +10e + 00νe... tokių reakcijų negalima stebėti nemokamai. protonas. Tačiau branduolyje surištam protonui dėl dalelių branduolinės sąveikos šios reakcijos pasirodo energetiškai įmanomos. Reakcijos proceso paaiškinimai, pozitrono atsiradimas branduolyje ir masės padidėjimas 2,5 me protonui virsti neutronu, fizika pakeitė postulatą: „procesas įmanomas“. Ši galimybė paaiškinama alfa struktūra. Panagrinėkime klasikinę skilimo schemą: 15P15 → 14Si16 + +10e + 00νe. Pagal 1 lentelę, stabilaus izotopo 15Р16 (7α-npn) struktūra. Izotopų struktūra
15P15 - (7α-np), tačiau ryšys (n-p) struktūroje yra silpnas, todėl pusinės eliminacijos laikas yra 2,5 minutės. Skilimo schema gali būti pateikta keliais etapais. Silpnai surištą protoną branduolinis krūvis išstumia, tačiau „paima“ alfa dalelės neutroną ir sunaikina jį išskirdamas 4 jungčių bozonus. „Dviašiai“ bozonai negali egzistuoti DVASIOS aplinkoje ir pagal schemas transformuojami į „triašius“ masonus su skirtingais momentais (+ ir -; elektronas ir pozitronas) su neutrinų ir antineutrinų emisija.
β-: (e--- + e+++ → e- -++ + ν0-) ir β+: (e--- + e+++ → e+ --+ + ν0+). Pozitronas išstumiamas iš branduolio, o aplink buvusį protoną skriejantis elektronas kompensuoja jo krūvį, paversdamas jį neutronu. Siūloma reakcijos schema: (7α-np) → (6α- npn-р-np + 2е--- + 2e+++) → ((6 α) + (npnp) + n + (pe-)) + e+ + ν0- + ν0+ → (7 α -nn) + e+ + ν0- + ν0+ . Schemoje paaiškinama skilimo priežastis ir procesas, dalelių masės kitimas ir daroma prielaida, kad išspinduliuoja 2 impulsai: neutrino ir antineutrino.

β- -skilimas. „Kadangi elektronas neišskrenda iš branduolio ir nepabėga iš atomo apvalkalo, buvo manoma, kad β-elektronas gimsta dėl procesų, vykstančių branduolyje ...“ . Yra paaiškinimas! Toks procesas būdingas branduoliams, kurių struktūroje neutronų skaičius yra didesnis nei stabilių šio elemento izotopų. Sekančio izotopo branduolio struktūra po branduolio su susidariusia lygialygia struktūra auga „bloke“ n-p-n, o po jo masės sekantis izotopas turi dar vieną „nelabai nereikalingą“ neutroną. Neutronas gali greitai „nuleisti“ orbitinį elektroną, tapdamas protonu ir suformuoti alfa struktūrą: npn + (n→p) = npnp = α. Elektronas ir antineutrinas nuneša perteklinę masę ir energiją, o branduolio krūvis padidėja vienu.

ε gaudymas. Trūkstant neutronų stabiliai struktūrai, perteklinis protonų krūvis pritraukia ir pagauna elektroną iš vieno iš vidinių atomo apvalkalų, išspinduliuojančius neutrinus. Protonas branduolyje virsta neutronu.

Išvada

Pateiktas elementų branduolių alfa struktūros modelis leidžia paaiškinti visų rūšių radioaktyvaus skilimo branduolių susidarymo dėsningumus, jų stabilumą, priežastis, stadijas ir energijos balansą. Elementų protonų, neutronų, branduolių ir atomų struktūros, patvirtintos atitikimu universaliosioms konstantoms, kurios yra DVASIA terpės fizinės charakteristikos, paaiškina visas savybes ir visas sąveikas. Šiuolaikinė branduolinė ir atominė fizika to nepajėgi. Būtina peržiūrėti pagrindines sąvokas: nuo postulatų iki supratimo.

Bibliografinė nuoroda

Poliakovas V.I. ATOMŲ BRANDUOLIŲ STRUKTŪRA IR RADIOAKTYVUMO PRIEŽASTYS // Šiuolaikinių gamtos mokslų sėkmė. - 2014. - Nr.5-2. - P. 125-130;
URL: http://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=33938 (prisijungimo data: 2019-02-27). Atkreipiame jūsų dėmesį į leidyklos „Gamtos istorijos akademija“ leidžiamus žurnalus

Evoliucijos procese jie patyrė nemažai pokyčių. Prieš naujų organelių atsiradimą įvyko transformacijos jaunos planetos atmosferoje ir litosferoje. Vienas iš reikšmingų įsigijimų buvo ląstelės branduolys. Dėl atskirų organelių buvimo eukariotai gavo reikšmingų pranašumų prieš prokariotus ir greitai pradėjo dominuoti.

Ląstelės branduolys, kurio struktūra ir funkcijos skirtinguose audiniuose ir organuose šiek tiek skiriasi, leido pagerinti RNR biosintezės ir paveldimos informacijos perdavimo kokybę.

Kilmė

Iki šiol yra dvi pagrindinės hipotezės apie eukariotinės ląstelės susidarymą. Pagal simbiotinę teoriją organelės (tokios kaip žvyneliai ar mitochondrijos) kadaise buvo atskiri prokariotiniai organizmai. Šiuolaikinių eukariotų protėviai juos prarijo. Rezultatas buvo simbiotinis organizmas.

Tuo pačiu metu branduolys susidarė dėl išsikišimo į citoplazmos sritį, o tai buvo būtinas įsigijimas kuriant naują ląstelės mitybos būdą - fagocitozę. Maisto surinkimą lydėjo citoplazminio mobilumo laipsnio padidėjimas. Genoforai, kurie buvo prokariotinės ląstelės genetinė medžiaga ir pritvirtinti prie sienų, pateko į stipraus „tėkmės“ zoną ir jiems reikėjo apsaugos. Dėl to susidarė gilus membranos dalies, kurioje yra pritvirtintų genoforų, invaginacija. Šią hipotezę patvirtina faktas, kad branduolio apvalkalas yra neatsiejamai susijęs su ląstelės citoplazmine membrana.

Yra ir kita įvykių raidos versija. Remiantis virusine branduolio kilmės hipoteze, jis susidarė užkrėtus senovės archeaninę ląstelę. Į ją įsiskverbė DNR virusas ir palaipsniui visiškai kontroliavo gyvybės procesus. Mokslininkai, laikantys šią teoriją teisingesne, pateikia daug argumentų jos naudai. Tačiau iki šiol nėra išsamių įrodymų, patvirtinančių bet kurią iš esamų hipotezių.

Vienas ar daugiau

Daugumašiuolaikinės eukariotinės ląstelės turi branduolį. Daugumoje jų yra tik viena tokia organelė. Tačiau yra ląstelių, kurios dėl kai kurių funkcinių savybių prarado branduolį. Tai apima, pavyzdžiui, eritrocitus. Taip pat yra ląstelių, turinčių du (blakstienas) ir net kelis branduolius.

Ląstelės branduolio struktūra

Nepriklausomai nuo organizmo savybių, branduolio struktūrai būdingas tipinių organelių rinkinys. Nuo ląstelės vidinės erdvės ji atskirta dviguba membrana. Vietomis jo vidinis ir išorinis sluoksniai susilieja, susidaro poros. Jų funkcija yra keistis medžiagomis tarp citoplazmos ir branduolio.

Organelių erdvė užpildyta karioplazma, dar vadinama branduoline sultimi arba nukleoplazma. Jame yra chromatino ir branduolio. Kartais paskutinės iš įvardytų ląstelės branduolio organelių nėra vienoje kopijoje. Priešingai, kai kuriuose organizmuose nukleolių nėra.

Membrana

Branduolinį apvalkalą sudaro lipidai ir jis susideda iš dviejų sluoksnių: išorinio ir vidinio. Tiesą sakant, tai yra ta pati ląstelės membrana. Branduolys susisiekia su endoplazminio tinklo kanalais per perinuklearinę erdvę – ertmę, kurią sudaro du membranos sluoksniai.

Išorinė ir vidinė membranos turi savo struktūrines ypatybes, tačiau apskritai jos yra gana panašios.

arčiausiai citoplazmos

Išorinis sluoksnis pereina į endoplazminio tinklo membraną. Pagrindinis jo skirtumas nuo pastarųjų yra žymiai didesnė baltymų koncentracija struktūroje. Membrana, tiesiogiai besiliečianti su ląstelės citoplazma, iš išorės yra padengta ribosomų sluoksniu. Jis yra sujungtas su vidine membrana daugybe porų, kurios yra gana dideli baltymų kompleksai.

Vidinis sluoksnis

Membrana, nukreipta prieš ląstelės branduolį, skirtingai nei išorinė, yra lygi ir nepadengta ribosomomis. Tai riboja karioplazmą. Būdingas vidinės membranos bruožas yra branduolio sluoksnis, išklojantis ją iš šono, besiliečiančio su nukleoplazma. Ši specifinė baltymo struktūra išlaiko apvalkalo formą, dalyvauja reguliuojant genų ekspresiją, taip pat palengvina chromatino prisijungimą prie branduolio membranos.

Metabolizmas

Branduolio ir citoplazmos sąveika vykdoma per Jie yra gana sudėtingos struktūros, sudarytos iš 30 baltymų. Porų skaičius vienoje šerdyje gali būti skirtingas. Tai priklauso nuo ląstelės, organo ir organizmo tipo. Taigi, žmogaus ląstelės branduolys gali turėti nuo 3 iki 5 tūkstančių porų, kai kuriose varlėse jis siekia 50 000.

Pagrindinė porų funkcija – medžiagų apykaita tarp branduolio ir likusios ląstelės erdvės. Kai kurios molekulės pro poras praeina pasyviai, be papildomų energijos sąnaudų. Jie yra mažo dydžio. Didelių molekulių ir supramolekulinių kompleksų transportavimas reikalauja tam tikro energijos kiekio.

Branduolyje susintetintos RNR molekulės į ląstelę patenka iš karioplazmos. Intrabranduoliniams procesams būtini baltymai transportuojami priešinga kryptimi.

Nukleoplazma

Branduolinių sulčių struktūra skiriasi priklausomai nuo ląstelės būklės. Jų yra dvi – stacionarios ir atsirandančios padalijimo laikotarpiu. Pirmasis būdingas tarpfazei (laikui tarp padalijimų). Tuo pačiu metu branduolinės sultys išsiskiria vienodu nukleorūgščių ir nestruktūrizuotų DNR molekulių pasiskirstymu. Per šį laikotarpį paveldima medžiaga egzistuoja chromatino pavidalu. Ląstelės branduolio dalijimąsi lydi chromatino transformacija į chromosomas. Šiuo metu pasikeičia karioplazmos struktūra: genetinė medžiaga įgauna tam tikrą struktūrą, sunaikinama branduolio membrana, o karioplazma susimaišo su citoplazma.

Chromosomos

Pagrindinės dalijimosi metu transformuoto chromatino nukleoproteinų struktūrų funkcijos yra paveldimos informacijos, esančios ląstelės branduolyje, saugojimas, įgyvendinimas ir perdavimas. Chromosomos pasižymi tam tikra forma: pirminiu susiaurėjimu, dar vadinamu koelomeru, jos suskirstytos į dalis arba rankas. Pagal jo vietą išskiriami trys chromosomų tipai:

strypo formos arba akrocentriniai: jiems būdingas koelomero išsidėstymas beveik gale, vienas petys pasirodo labai mažas;
diversifikuoti arba submetacentriniai turi nevienodo ilgio pečius;
lygiakraštis arba metacentrinis.

Chromosomų rinkinys ląstelėje vadinamas kariotipu. Kiekvienas tipas yra fiksuotas. Šiuo atveju skirtingose to paties organizmo ląstelėse gali būti diploidinis (dvigubas) arba haploidinis (vienas) rinkinys. Pirmasis variantas būdingas somatinėms ląstelėms, kurios daugiausia sudaro kūną. Haploidinis rinkinys yra lytinių ląstelių privilegija. Somatinėse žmogaus ląstelėse yra 46 chromosomos, lytinėse ląstelėse – 23.

Diploidinio rinkinio chromosomos sudaro poras. Identiškos nukleoproteinų struktūros, įtrauktos į porą, vadinamos alelinėmis. Jie turi tą pačią struktūrą ir atlieka tas pačias funkcijas.

Struktūrinis chromosomų vienetas yra genas. Tai DNR molekulės segmentas, koduojantis konkretų baltymą.

branduolys

Ląstelės branduolys turi kitą organelę – tai branduolys. Jis nėra atskirtas nuo karioplazmos membrana, tačiau jį nesunku pastebėti tiriant ląstelę mikroskopu. Kai kurie branduoliai gali turėti kelis branduolius. Taip pat yra tokių, kuriose tokių organelių visiškai nėra.

Branduolio forma primena sferą, yra gana mažo dydžio. Jame yra įvairių baltymų. Pagrindinė branduolio funkcija yra ribosomų RNR ir pačių ribosomų sintezė. Jie reikalingi polipeptidinėms grandinėms sukurti. Branduoliai susidaro aplink specialius genomo regionus. Jie vadinami branduolio organizatoriais. Jame yra ribosomų RNR genai. Branduolys, be kita ko, yra vieta, kurioje ląstelėje yra didžiausia baltymų koncentracija. Dalis baltymų būtini organoido funkcijoms atlikti.

Branduolys susideda iš dviejų komponentų: granuliuoto ir fibrilinio. Pirmasis yra bręstantys ribosomų subvienetai. Fibriliniame centre granuliuotas komponentas supa fibrilinį, esantį branduolio centre.

Ląstelės branduolys ir jo funkcijos

Branduolio vaidmuo yra neatsiejamai susijęs su jo struktūra. Organoido vidinės struktūros kartu įgyvendina svarbiausius procesus ląstelėje. Jame saugoma genetinė informacija, kuri lemia ląstelės struktūrą ir funkciją. Branduolys yra atsakingas už paveldimos informacijos saugojimą ir perdavimą mitozės ir mejozės metu. Pirmuoju atveju dukterinė ląstelė gauna genų rinkinį, identišką tėvui. Dėl mejozės susidaro lytinės ląstelės su haploidiniu chromosomų rinkiniu.

Kita ne mažiau svarbi branduolio funkcija – tarpląstelinių procesų reguliavimas. Jis atliekamas kontroliuojant baltymų, atsakingų už ląstelių elementų struktūrą ir funkcionavimą, sintezę.

Poveikis baltymų sintezei turi kitą išraišką. Branduolys, valdantis procesus ląstelės viduje, sujungia visas jos organeles į vientisą sistemą su gerai veikiančiu darbo mechanizmu. Jo gedimai, kaip taisyklė, sukelia ląstelių mirtį.

Galiausiai branduolys yra ribosomų subvienetų, atsakingų už to paties baltymo susidarymą iš aminorūgščių, sintezės vieta. Ribosomos yra nepakeičiamos transkripcijos procese.

Tai tobulesnė struktūra nei prokariotinė. Organelių su savo membrana atsiradimas leido padidinti tarpląstelinių procesų efektyvumą. Šioje evoliucijoje labai svarbų vaidmenį suvaidino branduolio, apsupto dviguba lipidine membrana, susidarymas. Paveldimos informacijos apsauga membrana leido senovės vienaląsčiams organizmams įvaldyti naujus gyvenimo būdus. Tarp jų buvo ir fagocitozė, dėl kurios, remiantis viena versija, atsirado simbiotinis organizmas, vėliau tapęs šiuolaikinės eukariotinės ląstelės pirmtaku su visomis jai būdingomis organelėmis. Ląstelės branduolys, kai kurių naujų struktūrų struktūra ir funkcijos leido metabolizmui panaudoti deguonį. To pasekmė – kardinaliai pasikeitė Žemės biosfera, buvo padėti pamatai daugialąsčių organizmų formavimuisi ir vystymuisi. Šiandien planetoje dominuoja eukariotiniai organizmai, tarp kurių yra ir žmonės, ir niekas nenumato pokyčių šiuo atžvilgiu.

Branduolys, jo sandara ir biologinis vaidmuo.

Šerdis sudaryta iš 1) ant šerdies aparato paviršiaus(Jame išskyriau: 2 membranas, perinuklearines erdves, porų kompleksus, sluoksnius.) 2) karioplazmos(nukleoplazmos) 3) chromatinas(sudėtyje yra euchromatino ir heterochromatino) 4) branduolys(granuliuotas ir fibrilinis komponentas.)

Branduolys yra ląstelės struktūra, kuri atlieka informacijos saugojimo ir perdavimo funkciją, taip pat reguliuoja visus ląstelės gyvybės procesus. Branduolys neša genetinę (paveldimą) inf DNR pavidalu. Branduoliai dažniausiai būna sferiniai arba kiaušinio formos. Mane supa branduolinis apvalkalas. Branduolinis apvalkalas yra persmelktas branduolinių porų. Per juos branduolys keičiasi medžiagomis su citoplazma (vidine ląstelės aplinka). Išorinė membrana patenka į endoplazminį tinklą ir gali būti nusėta ribosomomis. Branduolio ir ląstelės dydžio santykis priklauso nuo ląstelės funkcinio aktyvumo. Dauguma ląstelių yra vienabranduolinės. Kardiomiocitai gali būti dvibranduoliai. Visada dvibranduolės blakstienėlės. Jiems būdingas branduolinis dualizmas (tai yra, branduoliai skiriasi struktūra ir funkcijomis). Mažasis branduolys (generatyvinis) yra diploidinis. Jis užtikrina tik lytinį procesą blakstienoms. Didysis (vegetatyvinis) branduolys yra poliploidinis. Jis reguliuoja visus kitus gyvybės procesus. Kai kurių pirmuonių ir skeleto raumenų ląstelių ląstelės yra daugiabranduolės.

P.A.Ya. arba karoteka ) turi mikroskopinį storį, todėl matomas šviesos mikroskopu. Branduolio paviršiaus aparatą sudaro:

a) branduolio membrana arba kariolema; b) garo kompleksai; c) periferinė tanki plokštelė (PPP) arba plokštelė .

(1) Branduolinė membrana (kariolema). susideda iš 2 membranų – išorinės ir vidinės, atskirtų perinuklearine erdve. Abi membranos turi tą pačią skysčio mozaikinę struktūrą kaip ir plazminės membranos ir skiriasi baltymų rinkiniu. Šie baltymai apima fermentus, transporterius ir receptorius. Išorinė branduolio membrana yra rEPS membranų tęsinys ir gali būti nusėtas ribosomomis, ant kurių vyksta baltymų sintezė. Iš citoplazmos pusės išorinę membraną supa tarpinių medžiagų tinklas (vi-mentin) fipaments. Tarp išorinės ir vidinės membranos yra perinuklearinė erdvė – 15-40 nm pločio ertmė, kurios turinys susisiekia su EPS kanalų ertmėmis. Perinuklearinės erdvės sudėtis yra artima hialoplazmai ir gali būti baltymų, kuriuos sintetina ribosomos. namai kariolemos funkcija - hialoplazmos išskyrimas nuo karioplazmos. Specialūs branduolinių membranų baltymai, esantys branduolio porų srityje, atlieka transportavimo funkciją. Branduolinė membrana yra persmelkta branduolio porų, per kurias vyksta karioplazmos ir hialoplazmos sujungimas. Norėdami reguliuoti šį ryšį, porose yra (2) porų kompleksai. Jie užima 3-35% branduolio apvalkalo paviršiaus. Branduolinių porų su porų kompleksais skaičius yra kintama reikšmė ir priklauso nuo branduolio aktyvumo. Branduolinių porų srityje susilieja išorinė ir vidinė branduolio membranos. Su branduoline pora susijusių struktūrų rinkinys vadinamas branduolinių porų kompleksas. Tipiškas porų kompleksas yra sudėtinga baltymų struktūra – jame yra daugiau nei 1000 baltymų molekulių. Poros centre yra centrinis baltymo rutuliukas(granulė), iš kurios plonos fibrilės išilgai spindulio tęsiasi iki periferinių baltymų rutuliukų, sudarydamos porų diafragmą. Išilgai branduolinės poros periferijos yra dvi lygiagrečios 80-120 nm skersmens žiedinės struktūros (po vieną iš kiekvieno kariolemos paviršiaus), kurių kiekvieną sudaro 8 baltymų granulės(rutuliukai).

Plunksnų komplekso baltymų rutuliukai skirstomi į centrinis Ir periferinis . Per periferiniai rutuliukai makromolekulės pernešamos iš branduolio į hialoplazmą. (jos membranoje fiksuojamos specialiu vientisu baltymu. Iš šių granulių susilieja į centrą baltymų fibrilės, pertvaros sudarymas - diafragmos poros)

Tai apima specialius periferinių globulių baltymus - nukleoporinai. Periferiniuose rutuliuose yra specialus baltymas – t-RNR molekulių nešiklis

centrinis rutuliukas specializuojasi mRNR pernešime iš branduolio į hialopdasmą. Jame yra fermentų, dalyvaujančių cheminiame mRNR modifikavime – jos apdorojimas.

Porų kompleksų granulės yra struktūriškai susijusios su jų organizacijoje dalyvaujančiais branduolio sluoksnio baltymais.

Branduolinių porų komplekso funkcijos:

1. Rinkimų transporto reguliavimo užtikrinimas tarp citoplazmos ir branduolio.

2. Aktyvus perkėlimas in baltymų šerdis

3. Ribosomų subvienetų perkėlimas į citoplazmą

(3) PPP arba Lamina

80-300 nm storio sluoksnis. viduje prilimpa prie vidinės branduolio membranos. Vidinė branduolio membrana yra lygi, jos vientisieji baltymai yra susiję su sluoksniu (periferine tankia plokštele). Lamina susideda iš specialių susipynusių laminų baltymų, kurie sudaro periferinį karioskeletą. Lamininiai baltymai priklauso tarpinių gijų (skeleto fibrilių) klasei. Žinduolių organizme yra žinomi 4 šių baltymų tipai – tai yra Lomimy A, B, B 2 ir C.Šie baltymai į branduolį patenka iš citoplazmos. Laminai skirtingi tipai sąveikauja tarp gedimo ir sudaro baltymų tinklą po vidine branduolio apvalkalo membrana. Laminų pagalba "B" PPP sujungiamas su specialiu baltyminio apvalkalo integralu. Porų komplekso „žiedo viduje“ esantys periferinių holobulių baltymai taip pat sąveikauja su PPP. Chromosomų telomerų sritys yra prijungtos prie laminato "A".

Laminos funkcijos: 1) palaiko branduolio formą. (net jei membranos yra sunaikintos, šerdis išlaiko savo formą dėl laminato, o porėti komponentai lieka vietoje.

2) tarnauja kaip karioskeleto komponentas

3) dalyvaujant branduolio apvalkalo surinkime (kariolemos susidaryme) ląstelių dalijimosi metu.

4) tarpfaziniame branduolyje chromatinas yra prijungtas prie sluoksnio. taigi lamina atlieka chromatino fiksavimo branduolyje funkciją (užtikrina tvarkingą chromatino pakavimą, dalyvauja erdviniame chromatino organizavime tarpfaziniame branduolyje). Lamino „A“ sąveika su chromosomų telomerinėmis sritimis.

5) pateikti struktūras su porų kompleksų organizavimu.

baltymų importas ir eksportas.

Į šerdį per branduolio poras patenka: baltymai-fermentai, sintetinami citoplazminių ribosomų, kurie dalyvauja replikacijos ir atstatymo procesuose (pažeidimų atstatymas DNR); fermentiniai baltymai, dalyvaujantys transkripcijos procese; represoriniai baltymai, reguliuojantys transkripcijos procesą; histono baltymai (kurie yra susiję su DNR molekule ir sudaro chromatiną); baltymai, sudarantys ribosomų subvienetus: branduolio matricos baltymai, sudarantys karioskeletą; nukleotidai; mineralinių druskų jonai, ypač Ca ir Mg jonai.

Iš šerdies mRNR išsiskiria į citoplazmą. tRNR ir ribosomų subvienetai, kurie yra ribonukleoproteino dalelės (rRNR, susietos su baltymais).

5. Cheminė sudėtis ir struktūrinė organizacija chromatinas. sutankinimo lygiai. žmogaus chromosomos yra struktūrizuotos ir klasifikuojamos.

Ląstelės branduolyje smulkūs grūdeliai ir medžiagos gumulėliai nudažomi pagrindiniais dažais.

Chromatinas yra dezoksiribonukleoproteinas (DNP) ir susideda iš DNR, susietos su my-histono baltymais arba ne histono baltymais. Histonai ir DNR yra sujungti į struktūras, vadinamas nukleozomomis. Chromatinas atitinka chromosomas, kurios tarpfaziniame branduolyje yra vaizduojamos ilgais susuktais siūlais ir yra neatskiriamos kaip atskiros struktūros. Kiekvienos chromosomos spiralizacijos sunkumas per visą jų ilgį nėra vienodas. Genetinės informacijos įgyvendinimą atlieka despiralizuotos chromosomų dalys.

Chromatino klasifikacija:

1) euchromatinas(aktyvus despiralizuotas. ant jo vyksta inf skaitymas (transkripcija). branduolyje atsiskleidžia kaip šviesesni plotai arčiau branduolio centro) Daroma prielaida, kad jame yra genetiškai aktyvi tarpfazėje DNR. Euchromatinas atitinka chromosomų segmentus, kurie despiralizuotas Ir atvira transkripcijai.

2) heterochromatinas(neveikiantis spiralizuotas, kondensuotas, kompaktiškesnis. Branduolys periferijoje atrodo kaip gumuliukai.) padalytą:konstitucinis (visada neaktyvus, niekada nepatenka į euchromatiną) ir Neprivaloma (tam tikromis sąlygomis arba tam tikrose imuninio ciklo stadijose jis gali virsti euchromatinu). esantis arčiau branduolio apvalkalo, kompaktiškesnis. Fakultinio heterochromatino kaupimosi pavyzdys yra Barro kūnas – žinduolių moterų inaktyvuota X chromosoma, kuri yra sandariai susisukusi ir neaktyvi tarpfazėje.

Taigi pagal branduolio morfologines savybes (pagal eu- ir heterochromatino kiekio santykį) galima įvertinti transkripcijos procesų aktyvumą, taigi ir ląstelės sintetinę funkciją.

Chromatinas ir chromosomos yra dezoksiribonukleoproteinai (DNP), tačiau chromatinas yra nesusukta būsena, o chromosomos yra susuktos būsenos. Tarpfaziniame branduolyje chromosomų nėra, chromosomos atsiranda sunaikinus branduolio apvalkalą (dalijimosi metu).

Chromosomų struktūra:

Chromosomos yra labiausiai supakuota chromatino būsena.

Išskiriamos chromosomos pirminis susiaurėjimas (centromeras), dalijanti chromosomą į dvi rankas. Pirminis susiaurėjimas yra mažiausiai spiralizuota chromosomos dalis; dalijimosi verpstės gijos prisijungia prie jos dalijimosi metu. Kai kurios chromosomos turi gilias antriniai dirželiai, atskiriant nedideli plotai chromosomos, vadinamos palydovais. Antrinių susiaurėjimų srityje yra genų, koduojančių informaciją apie rRNR, todėl antriniai chromosomų susiaurėjimai vadinami branduolio organizatoriais.

Atsižvelgiant į centromero vietą, išskiriami trys chromosomų tipai:

1) metacentrinis (turi vienodo arba beveik vienodo dydžio pečius);

2) submetacentriniai (turi nevienodo dydžio pečius);

3) akrocentrinis (turi strypo formos formą su trumpu, beveik nepastebimu antruoju pečiu);

Chromosomų rankų galai vadinami telomerų

Chromatino suderinamumo lygiai:

1. Nukleosominis- Baltymų šerdies išorėje suvynioti du su puse DNR dvigubos spiralės apsisukimo (146-200 bazinių porų), suformuojant nukleosomą. Kiekvieną histoną vaizduoja dvi molekulės. DNR apsivynioja aplink šerdį iš išorės, sudarydama du su puse apsisukimo. DNR dalis tarp nukleozomų vadinama linkeriu ir yra 50–60 bazinių porų ilgio. Nukleosominio sriegio storis 8-11 nm.

2. Nukleomerinis. Nukleosominė struktūra susisuka ir susidaro superspiralė. Jo formavime dalyvauja ir kitas histono baltymas HI, esantis tarp nukleozomų ir susietas su linkeriu. Prie kiekvieno linkerio yra prijungta 1 histono HI molekulė. HI molekulės komplekse su jungikliais sąveikauja viena su kita ir sukelia superspiralė nukleosomų fibrilė.

Dėl to susidaro chromatino fibrilė, kurios storis yra 30 nm (DNR sutankinama 40 kartų). Superspiralė vyksta dviem būdais. 1) nukleosominė fibrilė gali sudaryti antros eilės spiralę, kuri turi solenoido formą; 2) 8-10 nukleozomų sudaro didelę kompaktišką struktūrą - nukleomeras.Šis lygis neleidžia sintetinti RNR iš nukleomerinės DNR (transkripcija nevyksta).

3. Chromomeriniai(kilpos struktūra). Chromatino fibrilė suformuoja kilpas, kurios susijungia viena su kita specialių nehistono baltymų pagalba arba kilpų centrus – chromomerus. Storis 300 nm.

4. Šlubas- susidaro dėl chromomerų konvergencijos išilgai ilgio. Chromonema turi vieną milžinišką DNR molekulę komplekse su baltymais, t.y. fibrilės deoksiribonukleoproteinas – DNP (400 nm).

5. Chromatidas- chromonema kelis kartus susilanksto, sudarydama chromatidinį kūną (700 nm). Po DNR replikacijos chromosomoje yra 2 chromatidės.

6. Chromosominė(1400 nm). Susideda iš dviejų chromatidžių. Chromatidės yra sujungtos centromeru. Kai ląstelė dalijasi, chromatidės išsiskiria ir patenka į skirtingas dukterines ląsteles.

žmogaus chromosomos

Kariotipas – viso chromosomų rinkinio požymių (skaičiaus, dydžio, formos ir kt.) rinkinys, būdingas tam tikros biologinės rūšies ląstelėms ( rūšies kariotipas), duotas organizmas ( individualus kariotipas) arba ląstelių linija (klonas).

Kariotipo nustatymo procedūrai gali būti naudojama bet kokia besidalijančių ląstelių populiacija, žmogaus kariotipui nustatyti – iš kraujo mėginio išgauti mononukleariniai leukocitai, kurių dalijimąsi provokuoja mitogenų pridėjimas, arba besidalijančių ląstelių kultūros. sparčiai įprastai naudojami (odos fibroblastai, kaulų čiulpų ląstelės).

kariotipas - tam tikros rūšies organizmų somatinėms ląstelėms būdingas diploidinis chromosomų rinkinys, kuris yra rūšiai būdingas požymis ir kuriam būdingas tam tikras chromosomų skaičius ir struktūra.

Daugumos ląstelių chromosomų rinkinys yra diploidinis (2p) – tai reiškia, kad kiekviena chromosoma turi porą, t.y. homologinė chromosoma. Dažniausiai apvaisinimo metu susidaro diploidinis (2n) chromosomų rinkinys (viena iš chromosomų poros iš tėvo, kita iš motinos). Kai kurios ląstelės yra triploidinės (Tp), pavyzdžiui, endospermo ląstelės.

Chromosomų skaičiaus pasikeitimas žmogaus kariotipe gali sukelti įvairias ligas. Dažniausias chromosomų ligažmogus turi Dauno sindromas dėl trisomijos (dar viena tokia pati, papildoma viena pridedama prie normalių chromosomų poros) išilgai 21-osios chromosomos. Šis sindromas pasireiškia 1-2 atvejais iš 1000.

Žinoma trisomija 13-oje chromosomoje Patau sindromas, taip pat 18-oje chromosomoje - Edvardso sindromas, kuriame naujagimių gyvybingumas smarkiai sumažėja. Jie miršta pirmaisiais gyvenimo mėnesiais dėl daugybės apsigimimų.
Gana dažnai žmonėms pasikeičia lytinių chromosomų skaičius. Tarp jų žinoma monosomija X (iš chromosomų poros yra tik viena (X0)) – tai Šereševskio-Turnerio sindromas. Trisomija X yra mažiau paplitusi Klinefelterio sindromas(XXY, XXXY, HUU ir kt.)

6. Hialoplazma. Organelės, jų klasifikacija. biologinės membranos.

hialoplazma – gyvūnų ir augalų ląstelių citoplazmos dalis, kurioje nėra šviesiniu mikroskopu matomų struktūrų.

Hialoplazma(hialoplazma; iš graikų k. hyalinos - skaidrus) yra maždaug 53-55% viso citoplazmos (citoplazmos) tūrio, sudarančios vienalytę sudėtingos sudėties masę. Hialoplazmoje yra baltymų, polisacharidų, nukleorūgščių, fermentų. Hialoplazmoje dalyvaujant ribosomoms, sintetinami baltymai, vyksta įvairios tarpinių mainų reakcijos. Hialoplazmoje taip pat yra organelių, inkliuzų ir ląstelės branduolio.

Pagrindinis hialoplazmos vaidmuo yra visų ląstelių struktūrų suvienijimas, susijęs su jų chemine sąveika ir transporto biocheminių procesų užtikrinimu.

Organelės (organelės) yra esminės mikrostruktūros visoms ląstelėms, atliekančioms tam tikras gyvybines funkcijas. Išskirti membraniniai ir nemembraniniai organeliai.

KAM membranos organelės , atskirtas nuo aplinkinių hialoplazminių membranų, apima endoplazminį tinklą, Golgi kompleksą, lizosomas, peroksisomas, mitochondrijas.

Endoplazminis Tinklelis yra viena ištisinė struktūra, sudaryta iš rezervuarų, vamzdžių ir suplotų maišelių sistemos. Elektroninėse mikrografijose išskiriamas granuliuotas (šiurkštus, granuliuotas) ir negranuliuotas (lygus, agranuliuotas) endoplazminis tinklas. Išorinė granuliuoto tinklo pusė padengta ribosomomis, negranuliuotame tinkle ribosomų nėra. Granuliuotas endoplazminis tinklas sintetina (ant ribosomų) ir perneša baltymus. Negranuliuotas tinklas sintetina lipidus ir angliavandenius bei dalyvauja jų apykaitoje (pavyzdžiui, steroidiniai hormonai antinksčių žievėje ir sėklidžių Leydig ląstelėse (sustenocitai); glikogenas kepenų ląstelėse). Viena iš svarbiausių endoplazminio tinklo funkcijų yra visų ląstelių organelių membraninių baltymų ir lipidų sintezė.

golgi kompleksas yra maišelių, pūslelių, cisternų, vamzdelių, plokštelių rinkinys, apribotas biologine membrana. Golgi komplekso elementai yra tarpusavyje sujungti siaurais kanalais. Golgi komplekso struktūrose vyksta polisacharidų, baltymų-angliavandenių kompleksų, kurie išsiskiria iš ląstelių, sintezė ir kaupimasis. Taip susidaro sekrecinės granulės. Golgi komplekso yra visose žmogaus ląstelėse, išskyrus eritrocitus ir raguotus epidermio žvynelius. Daugumoje ląstelių Golgi kompleksas yra aplink arba šalia branduolio, egzokrininėse ląstelėse – virš branduolio, ląstelės viršūninėje dalyje. Vidinis išgaubtas Golgi komplekso struktūrų paviršius nukreiptas į endoplazminį tinklą, o išorinis, įgaubtas paviršius – į citoplazmą.

Golgi komplekso membranas sudaro granuliuotas endoplazminis tinklas ir jas nešioja transportinės pūslelės. Iš išorinės Golgi komplekso pusės nuolat pumpuoja sekretorinės pūslelės, o jo cisternų membranos nuolat atnaujinamos. Sekretorinės pūslelės tiekia membraninę medžiagą ląstelės membranai ir glikokaliksui. Tai užtikrina plazminės membranos atsinaujinimą.

Lizosomos yra 0,2-0,5 mikrono skersmens pūslelės, kuriose yra apie 50 rūšių įvairių hidrolizinių fermentų (proteazių, lipazių, fosfolipazių, nukleazių, glikozidazių, fosfatazių). Lizosominiai fermentai sintetinami granuliuoto endoplazminio tinklo ribosomose, iš kur transportinėmis pūslelėmis pernešami į Golgi kompleksą. Pirminės lizosomos pumpuojasi iš Golgi komplekso pūslelių. Lizosomos palaiko rūgštinę aplinką, jos pH svyruoja nuo 3,5 iki 5,0. Lizosomų membranos yra atsparios jose esantiems fermentams ir apsaugo citoplazmą nuo jų veikimo. Pažeidus lizosomų membranos pralaidumą, suaktyvėja fermentai ir smarkiai pažeidžiama ląstelė iki jos mirties.

Antrinėse (brendusiose) lizosomose (fagolizosomose) biopolimerai suskaidomi iki monomerų. Pastarieji per lizosominę membraną pernešami į ląstelės hialoplazmą. Lizosomoje lieka nesuvirškintos medžiagos, dėl to lizosoma virsta vadinamuoju didelio elektronų tankio likutiniu kūnu.

Mitochondrijos(mitochondrijos), kurios yra „ląstelės energijos stotys“, dalyvauja ląstelių kvėpavimo procesuose ir energijos pavertimo formomis, kurias gali naudoti ląstelė. Pagrindinės jų funkcijos yra organinių medžiagų oksidacija ir adenozino trifosforo rūgšties (ATP) sintezė. Daug didelių mitochondrijų kardiomiocituose, diafragmos raumenų skaidulose. Jie išsidėstę grupėmis tarp miofibrilių, apsupti glikogeno granulių ir negranuliuoto endoplazminio tinklo elementų. Mitochondrijos yra dvigubos membranos organelės (kiekviena apie 7 nm storio). Tarp išorinės ir vidinės mitochondrijų membranos yra 10-20 nm pločio tarpmembraninė erdvė.

Į ne membraną organelės apima eukariotinių ląstelių centrą ir ribosomas, esančias tiek eu-, tiek prokariotinių ląstelių citoplazmoje.

Ribosoma yra suapvalinta ribonukleoproteino dalelė, kurios skersmuo 20-30 nm. Jį sudaro maži ir dideli subvienetai, kurių derinys atsiranda esant pasiuntinei (pasinešėjai) RNR (mRNR). Viena mRNR molekulė paprastai sujungia keletą ribosomų kaip karoliukų virtinė. Tokia struktūra vadinama polisomas. Polisomos yra laisvai išsidėsčiusios pagrindinėje citoplazmos medžiagoje arba prisitvirtinusios prie šiurkštaus citoplazminio tinklo membranų. Abiem atvejais jie yra aktyvios baltymų sintezės vieta.

70S ribosomos randamos prokariotuose ir eukariotų chloroplastuose bei mitochondrijose. 8OS ribosomos, šiek tiek didesnės, randamos eukariotų citoplazmoje. Baltymų sintezės metu ribosomos juda išilgai mRNR. Procesas yra efektyvesnis, jei išilgai mRNR juda ne viena, o kelios ribosomos. Tokios ribosomų grandinės ant mRNR vadinamos poliribosomos, arba polisomos.

MEMBRANOS:

visos membranos sudaro lipoproteinų plėveles; turi lipidų dvisluoksnį.

Membranose yra iki 20% vandens. lipidai.

membranos susideda iš trys lipidų klasės: fosfolipidai, glikolipidai ir cholesterolis. Fosfolipidai ir glikolipidai susideda iš dviejų ilgų hidrofobinių angliavandenilių „uodegų“, kurios yra susijusios su įkrauta hidrofiline „galva“. Cholesterolis standina membraną, užimdamas laisvą erdvę tarp hidrofobinių lipidų uodegėlių ir neleisdamas joms susilenkti. Todėl membranos su mažu cholesterolio kiekiu yra lankstesnės, o turinčios daug cholesterolio – standesnės ir trapesnės.

Ląstelių membranos dažnai asimetriški, tai yra, sluoksniai skiriasi lipidų sudėtimi, atskiros molekulės perėjimu iš vieno sluoksnio į kitą (vad. šlepetė) yra sunku. Membraninių baltymų sudėtis ir orientacija skiriasi.

Vienas iš svarbiausių funkcijas biomembranos – barjeras. Pavyzdžiui, peroksisomų membrana apsaugo citoplazmą nuo ląstelei pavojingų peroksidų.

Kita svarbi biomembranos savybė yra selektyvus pralaidumas.

branduolinis apvalkalas

Ši struktūra būdinga visoms eukariotų ląstelėms. Branduolinis apvalkalas susideda iš išorinės ir vidinės membranų, atskirtų 20–60 nm pločio perinuklearine erdve. Branduoliniame apvalkale yra branduolių porų.

Branduolinės membranos membranos morfologiškai nesiskiria nuo kitų tarpląstelinių membranų: jos yra apie 7 nm storio ir susideda iš dviejų osmiofilinių sluoksnių.

IN bendras vaizdas branduolio membraną galima pavaizduoti kaip tuščiavidurį dviejų sluoksnių maišelį, kuris atskiria branduolio turinį nuo citoplazmos. Iš visų tarpląstelinių membranų komponentų tik branduolys, mitochondrijos ir plastidai turi tokį membranos išsidėstymą. Tačiau branduolinė membrana turi būdingą bruožą, išskiriantį ją iš kitų ląstelės membraninių struktūrų. Tai yra specialių porų buvimas branduolinėje membranoje, kurios susidaro dėl daugybės dviejų branduolinių membranų susiliejimo zonų ir yra tarsi suapvalintos visos branduolinės membranos perforacijos.

Branduolinio apvalkalo struktūra

Išorinė branduolio apvalkalo membrana, kuri tiesiogiai liečiasi su ląstelės citoplazma, turi daugybę struktūrinių ypatybių, leidžiančių ją priskirti tinkamai endoplazminio tinklo membraninei sistemai. Taigi, ant išorinės branduolio membranos paprastai yra didelis skaičius ribosomos. Daugumoje gyvūnų ir augalų ląstelių išorinė branduolio apvalkalo membrana nėra ideali. Plokščias paviršius- gali susidaryti įvairaus dydžio išsikišimai ar ataugos link citoplazmos.

Vidinė membrana liečiasi su branduolio chromosomų medžiaga (žr. toliau).

Būdingiausia ir ryškiausia branduolio apvalkalo struktūra yra branduolio pora. Korpuso poros susidaro susiliejus dviem branduolinėms membranoms suapvalintų kiaurymių arba perforacijų, kurių skersmuo 80–90 nm, pavidalu. Suapvalinta skylė branduolio apvalkale užpildyta sudėtingai organizuotomis rutulinėmis ir fibrilinėmis struktūromis. Membranos perforacijų ir šių struktūrų derinys vadinamas šerdies porų kompleksu. Taigi pabrėžiama, kad branduolio pora nėra tik kiaurymė branduolio membranoje, per kurią gali tiesiogiai bendrauti branduolio ir citoplazmos medžiagos.

Sudėtingas porų kompleksas turi aštuonkampę simetriją. Išilgai branduolio membranoje esančios suapvalintos skylės krašto yra trys granulių eilės, po 8 gabalus: viena eilė yra branduolio šone, kita - citoplazmos šone, trečia yra centrinėje poras. Granulių dydis yra apie 25 nm. Fibriliniai procesai tęsiasi iš šių granulių. Tokios fibrilės, besitęsiančios iš periferinių granulių, gali susilieti centre ir sukurti tarsi pertvarą, diafragmą skersai porų. Skylės centre dažnai galima pamatyti vadinamąją centrinę granulę.

Branduolinių porų skaičius priklauso nuo ląstelių metabolinio aktyvumo: kuo ląstelėse vyksta didesni sintetiniai procesai, tuo daugiau porų ląstelės branduolio paviršiaus vienete.

Branduolinių porų skaičius įvairiuose objektuose

Branduolinio apvalkalo chemija

Branduolinių membranų sudėtyje nedideli kiekiai DNR (0-8%), RNR (3-9%), tačiau pagrindiniai cheminiai komponentai yra lipidai (13-35%) ir baltymai (50-75%). , kuris skirtas visoms ląstelių membranoms.

Lipidų sudėtis yra panaši į mikrosomų membranose arba endoplazminio tinklo membranose. Branduolinės membranos pasižymi santykinai mažu cholesterolio kiekiu ir dideliu fosfolipidų kiekiu, praturtintu sočiųjų riebalų rūgštimis.

Membraninių frakcijų baltymų sudėtis yra labai sudėtinga. Tarp baltymų buvo rasta nemažai fermentų, bendrų su ER (pavyzdžiui, gliukozės-6-fosfatazė, nuo Mg priklausoma ATPazė, glutamato dehidrogenazė ir kt.), RNR polimerazės nerasta. Čia buvo atskleista daugelio oksidacinių fermentų (citochromo oksidazės, NADH-citochromo-c-reduktazės) ir įvairių citochromų veikla.

Tarp branduolinių membranų baltymų frakcijų yra bazinių histono tipo baltymų, o tai paaiškinama chromatino sričių jungtimi su branduolio apvalkalu.

Branduolinis apvalkalas ir branduolio-citoplazmos mainai

Branduolinė membrana yra sistema, skirianti du pagrindinius ląstelės skyrius: citoplazmą ir branduolį. Branduolinės membranos yra visiškai pralaidžios jonams, mažos molekulinės masės medžiagoms, tokioms kaip cukrus, aminorūgštys, nukleotidai. Manoma, kad baltymai, kurių molekulinė masė yra iki 70 tūkst., o dydis ne didesnis kaip 4,5 nm, gali laisvai sklisti per apvalkalą.

Žinomas ir atvirkštinis procesas- medžiagų perkėlimas iš branduolio į citoplazmą. Visų pirma tai susiję su RNR, susintetintos tik branduolyje, transportavimu.

Kitas medžiagų pernešimo iš branduolio į citoplazmą būdas yra susijęs su branduolinės membranos ataugų susidarymu, kurios gali būti atskirtos nuo branduolio vakuolių pavidalu, jų turinys vėliau išpilamas arba išmetamas į citoplazmą.

Taigi, iš daugybės branduolio apvalkalo savybių ir funkcinių apkrovų, reikėtų pabrėžti jos, kaip barjero, atskiriančio branduolio turinį nuo citoplazmos, vaidmenį, ribojančio laisvą prieigą prie didelių biopolimerų agregatų branduolio, barjero, kuris aktyviai reguliuoja. makromolekulių pernešimas tarp branduolio ir citoplazmos.

Viena iš pagrindinių branduolio apvalkalo funkcijų taip pat turėtų būti laikomas jos dalyvavimas kuriant intrabranduolinę tvarką, fiksuojant chromosominę medžiagą trimatėje branduolio erdvėje.

Branduolys yra esminė daugelio vienaląsčių ir visų daugialąsčių organizmų ląstelės dalis.

Ryžiai. vienas.

Jame yra branduolinių genų ir atitinkamai atlieka 2 pagrindines funkcijas:

1. Genetinės informacijos saugojimas ir dauginimas;

2. Ląstelėje vykstančių medžiagų apykaitos procesų reguliavimas.

Pagal susiformavusio branduolio buvimą ar nebuvimą ląstelėse visi organizmai skirstomi į prokariotinius ir eukariotus. Pagrindinis skirtumas yra genetinės medžiagos (DNR) išskyrimo nuo citoplazmos laipsnis ir sudėtingų DNR turinčių struktūrų-chromosomų susidarymas eukariotuose. Eukariotų ląstelėse yra gerai suformuoti branduoliai. Prokariotinės ląstelės neturi morfologiškai susiformavusio branduolio.

Įgyvendindamas genuose esančią paveldimą informaciją, branduolys kontroliuoja baltymų sintezę, fiziologinius ir morfologinius procesus ląstelėje. Branduolio funkcijos atliekamos glaudžiai sąveikaujant su citoplazma.

Pirmą kartą branduolį pastebėjo J. Purkinė (1825 m.) vištienos kiaušinyje. Augalų ląstelių branduolius aprašė R. Brownas (1831-33), stebėjęs juose sferines struktūras. Gyvūnų ląstelių branduolius aprašė T. Schwann (1838-39)

Branduolio dydis svyruoja nuo 1 mikrono (kai kuriuose pirmuoniuose) iki 1 mm (kai kurių žuvų ir varliagyvių kiaušiniuose). Daugumoje eukariotinių ląstelių yra vienas branduolys. Tačiau yra ir daugiabranduolių ląstelių (skersaruožių raumenų skaidulų ir kt.). Pavyzdžiui, blakstienos ląstelių sudėtį sudaro 2 branduoliai (makrobranduolys ir mikrobranduoliai). Taip pat yra poliploidinių ląstelių, kuriose padidėjo chromosomų rinkiniai.

Branduolio forma gali būti įvairi (sferinė, elipsinė, netaisyklinga ir kt.) ir priklauso nuo ląstelės formos.

Yra ryšys tarp branduolio tūrio ir citoplazmos tūrio. Jaunesnės ląstelės paprastai turi didesnius branduolius. Branduolio padėtis ląstelėje gali keistis, nes vyksta diferenciacija arba maistinių medžiagų kaupimasis.

Branduolys yra apsuptas branduolinės membranos, kuri yra dviejų sluoksnių ir turi branduolines poras, esančias vienodu atstumu viena nuo kitos.

Į tarpfazių branduolio sudėtį įeina karioplazma, chromatinas, branduoliai, taip pat branduolyje susintetintos struktūros (perichromatino fibrilės, perichromatino granulės, interchromatino granulės). Aktyvių branduolių dalijimosi fazių metu vyksta chromatino spiralizacija ir chromosomų susidarymas.

Branduolio struktūra yra nevienalytė. Yra daugiau spiralizuotų heterochromatino sričių (klaidingų arba chromatino branduolių). Likusios sritys yra euchromatinės. Specifinė gravitacija branduolys yra aukštesnis nei likusios citoplazmos dalies. Tarp branduolinių struktūrų didžiausią svorį turi branduolys. Branduolio klampumas yra didesnis nei citoplazmos klampumas. Jei plyšta branduolio membrana ir išlenda karioplazma, branduolys subyra be jokių rekonstrukcijos požymių.

Ryžiai. 2.

Ryžiai. 3.

Branduolinis apvalkalas susideda iš dviejų membranų, iš kurių išorinė yra endoplazminio tinklo membranos tęsinys. Vidinės ir išorinės branduolinės membranos lipidų dvisluoksniai yra sujungti branduolio porose. Branduoliniam apvalkalui mechaninį stiprumą suteikia du siūlinių tarpinių fibrilių tinklai (spalvotos linijos), o branduolio viduje esančios fibrilės sudaro apatinę branduolio sluoksnį (pagal Albertsą).

Branduolinė membrana yra tiesiogiai susijusi su endoplazminiu tinklu. Iš abiejų pusių prie jo priglunda į tinklą panašios struktūros, susidedančios iš tarpinių gijų. Į tinklą panaši struktūra, kuri iškloja vidinę branduolio membraną, vadinama branduoline sluoksniu.

Ryžiai. 4.

branduolinis apvalkalas

Ši struktūra būdinga visoms eukariotų ląstelėms. Branduolinį apvalkalą sudaro išorinės ir vidinės lipoproteininės membranos, kurių storis yra 7-8 nm. Lipoproteinų membranas skiria 20–60 nm pločio perinuklearinė erdvė. Branduolinis apvalkalas atskiria branduolį nuo citoplazmos.

Branduolinė membrana yra persmelkta porų, kurių skersmuo yra 60-100 nm. Kiekvienos poros krašte yra tanki medžiaga (žiedas). Išilgai branduolio membranoje esančios suapvalintos skylės krašto yra trys granulių eilės, po 8 gabalus: viena eilė yra branduolio šone, kita - citoplazmos šone, trečia yra centrinėje poras. Granulių dydis yra apie 25 nm. Iš šių granulių tęsiasi fibriliniai procesai, poros spindyje yra centrinis 15–20 nm skersmens elementas, su žiedu sujungtas radialinėmis fibrilėmis. Kartu šios struktūros sudaro porų kompleksą, kuris reguliuoja makromolekulių praėjimą per poras.

Išorinė branduolio membrana gali patekti į endoplazminio tinklo membranas. Išorinėje branduolio membranoje paprastai yra daug ribosomų. Daugumoje gyvūnų ir augalų ląstelių išorinė branduolio apvalkalo membrana neatstoja idealiai plokščio paviršiaus – joje gali susidaryti įvairaus dydžio išsikišimai ar ataugos link citoplazmos.

Branduolinių porų skaičius priklauso nuo ląstelių metabolinio aktyvumo: kuo ląstelėse vyksta didesni sintetiniai procesai, tuo daugiau porų ląstelės branduolio paviršiaus vienete.

Cheminiu požiūriu branduolio apvalkale yra DNR (0-8%), RNR (3-9%), lipidų (13-35%) ir baltymų (50-75%).

Kalbant apie branduolinės membranos lipidų sudėtį, ji yra panaši į cheminė sudėtis ER membranos (endoplazminis tinklas). Branduolinės membranos turi mažai cholesterolio ir daug fosfolipidų.

Tarp branduolinių membranų baltymų frakcijų yra bazinių histono tipo baltymų, o tai paaiškinama chromatino sričių jungtimi su branduolio apvalkalu.

Branduolinis apvalkalas yra pralaidus jonams, mažos molekulinės masės medžiagoms (cukrams, aminorūgštims, nukleotidams). RNR pernešama iš branduolio į citoplazmą.

Branduolinė membrana yra barjeras, kuris riboja branduolio turinį iš citoplazmos ir neleidžia laisvai patekti į didelių biopolimerų branduolį.

Ryžiai. penkios. Branduolinis apvalkalas atskiria branduolį nuo citoplazminių organelių. Šioje elektroninėje mikrografijoje matoma plona jūros ežio oocito atkarpa, kurios branduolys nusidažo neįprastai tolygiai, o citoplazma yra tankiai pripildyta organelių. (Pagal Albertsą)

Karioplazma

Karioplazma arba branduolio sultys yra ląstelės branduolio turinys, į kurį panardinamas chromatinas, branduoliai ir intranuklearinės granulės. Po chromatino ekstrahavimo cheminėmis medžiagomis karioplazmoje išsaugoma vadinamoji branduolinė matrica. Šis kompleksas neatspindi kažkokios grynos frakcijos, jis apima branduolio apvalkalo, branduolio ir karioplazmos komponentus. Paaiškėjo, kad tiek nevienalytė RNR, tiek dalis DNR yra susijusios su branduoline matrica. Branduolinė matrica atlieka svarbų vaidmenį ne tik palaikant bendra struktūra tarpfazinis branduolys, bet taip pat gali būti susijęs su nukleorūgščių sintezės reguliavimu.

Chromatinas

Ląstelės branduolys yra beveik visos ląstelės genetinės informacijos talpykla, todėl pagrindinis ląstelės branduolio turinys yra chromatinas: dezoksiribonukleino rūgšties (DNR) ir įvairių baltymų kompleksas. Branduolyje ir ypač mitozinėse chromosomose chromatino DNR pakartotinai sulankstoma, supakuojama specialiu būdu, kad aukštas laipsnis tankinimas.

Juk visos ilgos DNR gijos turi būti patalpintos į ląstelės branduolį, kurio skersmuo – vos keli mikrometrai. Ši užduotis išsprendžiama nuosekliai pakuojant DNR į chromatiną specialių baltymų pagalba. Didžioji chromatino baltymų dalis yra histono baltymai, kurie yra rutulinių chromatino subvienetų, vadinamų nukleosomomis, dalis. Chromatinas yra nukleoproteino grandinė, sudaranti chromosomas. Terminą „chromatinas“ įvedė W. Flemmingas (1880). Chromatinas yra išsklaidyta chromosomų būsena ląstelės ciklo tarpfazėje. Pagrindiniai chromatino struktūriniai komponentai yra: DNR (30-45%), histonai (30-50%), nehistoniniai baltymai (4-33%). Yra 5 tipų histono baltymai, kurie sudaro chromatiną (H1, H2A, H2B, H3 ir H4). H1 baltymas silpnai jungiasi su chromatinu.

Savo morfologija chromatinas primena „karoliukų“ struktūrą, susidedančią iš nukleozomų (dalelių, kurių skersmuo apie 10 nm). Nukleosoma yra 200 bazinių porų DNR segmentas, suvyniotas aplink baltymo šerdį, kurį sudaro 8 histono baltymų molekulės (H2A, H2B, H3 ir H4). Kiekviena nukleosoma užmaskuoja 146 bazių poras. Nukleosoma yra cilindro formos dalelė, susidedanti iš 8 histonų molekulių, kurių skersmuo yra apie 10 nm, ant kurių „suvyniota“ kiek mažiau nei du DNR molekulės apsisukimai. Visi histono baltymai, išskyrus H1, yra nukleosomos šerdies dalis. H1 baltymas kartu su DNR jungia atskiras nukleosomas viena su kita (ši sritis vadinama linkerine DNR). Elektroniniame mikroskope toks dirbtinai dekondensuotas chromatinas atrodo kaip „karoliukai ant stygos“. Gyvame branduolyje nukleosomų ląstelės yra glaudžiai sujungtos viena su kita, padedant kitam jungikliui histono baltymui, sudarydamos vadinamąją elementariąją chromatino fibrilę, kurios skersmuo 30 nm. Kiti nehistoninio pobūdžio baltymai, sudarantys chromatiną, toliau sutankina chromatino fibriles, t. Ląstelės branduolyje chromatinas yra tiek tankaus kondensuoto chromatino pavidalu, kuriame tankiai supakuotos 30 nm elementarios fibrilės, tiek homogeninio difuzinio chromatino pavidalu. Šių dviejų chromatino tipų kiekybinis santykis priklauso nuo ląstelės metabolinio aktyvumo pobūdžio, jos diferenciacijos laipsnio. Pavyzdžiui, paukščių eritrocitų branduoliuose, kuriuose nevyksta aktyvūs replikacijos ir transkripcijos procesai, yra praktiškai tik tankus kondensuotas chromatinas. Dalis chromatino išlaiko kompaktišką, kondensuotą būseną per visą ląstelės ciklą – toks chromatinas vadinamas heterochromatinu ir nuo euchromatino skiriasi daugybe savybių.

Spiralizuotos chromosomų dalys yra genetiškai inertiškos. Genetinės informacijos perdavimą atlieka despiralizuotos chromosomų dalys, kurios dėl mažo storio šviesos mikroskopu nėra matomos. Dalijančiose ląstelėse visos chromosomos yra labai spiralizuotos, sutrumpėja ir tampa kompaktiško dydžio bei formos.

Tarpfazių branduolių chromatinas yra DNR nešantis kūnas (chromosoma), kuris šiuo metu praranda kompaktišką formą, atsipalaiduoja, dekondensuojasi. Tokios chromosomų dekondensacijos laipsnis skirtingų ląstelių branduoliuose gali būti skirtingas. Kai chromosoma ar jos segmentas yra visiškai dekondensuotas, šios zonos vadinamos difuziniu chromatinu. Nevisiškai atsipalaidavus chromosomoms, tarpfaziniame branduolyje matomos kondensuoto chromatino (kartais vadinamo heterochromatinu) sritys. Įrodyta, kad chromosomų medžiagos dekondensacijos laipsnis tarpfazėje gali atspindėti šios struktūros funkcinę apkrovą. Kuo labiau išsklaidytas tarpfazinio branduolio chromatinas, tuo jame vyksta aukštesni sintetiniai procesai. RNR sintezės sumažėjimą ląstelėse dažniausiai lydi kondensuotų chromatino zonų padidėjimas.

Chromatinas maksimaliai kondensuojasi mitozinio ląstelių dalijimosi metu, kai randamas tankių kūnų – chromosomų pavidalu. Šiuo laikotarpiu chromosomos neturi jokių sintetinių apkrovų, jose nėra DNR ir RNR pirmtakų.

Ryžiai. 6.

Nukleosominės dalelės susideda iš dviejų pilnų DNR posūkių (83 nukleotidų poros viename posūkyje), susuktų aplink šerdį, kuri yra histono oktameras, ir yra tarpusavyje sujungtos jungties DNR. Nukleosomos dalelė buvo išskirta iš chromatino ribotai hidrolizavus DNR linkerio sritis mikrokoko nukleaze. Kiekvienoje nukleosominėje dalelėje 146 bp DNR dvigubos spiralės fragmentas yra susuktas aplink histono šerdį. Šioje baltymų šerdyje yra po dvi kiekvieno histono H2A, H2B, H3 ir H4 molekules. Histono polipeptidinės grandinės turi nuo 102 iki 135 aminorūgščių liekanų, o bendras oktamero svoris yra maždaug 100 000 Da. Dekondensuotoje chromatino formoje kiekvienas „karoliukas“ yra sujungtas su gretima dalele sriegine linkerio DNR dalimi (pagal Albertsą).

Ryžiai. 7.

Ryžiai. 8.

Parodytos trys chromatino gijos, iš kurių vienoje DNR transkribuoja dvi RNR polimerazės molekulės. Didžioji dalis chromatino aukštesniųjų eukariotų branduolyje neturi aktyvių genų, todėl joje nėra RNR transkriptų. Pažymėtina, kad nukleozomų yra ir transkribuotose, ir netranskribuotose srityse, jos yra susijusios su DNR prieš pat ir iškart po RNR polimerazės molekulių judėjimo. (pagal Albertą).

Ryžiai. devynios.

A. Vaizdas iš viršaus. B. Vaizdas iš šono.

Tokio tipo pakuotėse vienoje nukleozomoje yra viena H1 histono molekulė (nenurodyta). Nors H1 histono prisitvirtinimo prie nukleosomos vieta buvo nustatyta, H1 molekulių vieta ant šios fibrilės nežinoma (pagal Albertsą).

Chromatino baltymai

Histonai yra stipriai baziniai baltymai. Jų šarmingumas yra susijęs su jų praturtėjimu nepakeičiamomis aminorūgštimis (daugiausia lizinu ir argininu). Šiuose baltymuose triptofano nėra. Bendrų histonų paruošimą galima suskirstyti į 5 frakcijas:

H 1 (iš anglų kalbos histonas) - histonas, kuriame gausu lizino, sako jie. Svoris 2100;

H 2a - vidutiniškai daug lizino histono, svoris 13 700;

H 2b - histonas, kuriame vidutiniškai daug lizino, svoris 14 500;

H 4 - histonas, kuriame gausu arginino, svoris 11 300;

H 3 – histonas, kuriame gausu arginino, svoris 15 300.

Chromatino preparatuose šių histonų frakcijų randama maždaug vienodais kiekiais, išskyrus H 1, kuris yra maždaug 2 kartus mažesnis nei bet kurios kitos frakcijos.

Histonų molekulėms būdingas netolygus bazinių aminorūgščių pasiskirstymas grandinėje: baltymų grandinių galuose stebimos tos, kurios yra praturtintos teigiamai įkrautomis amino grupėmis. Šios histono sritys jungiasi prie fosfatų grupių DNR, o santykinai mažiau įkrauti centriniai molekulių regionai užtikrina jų sąveiką tarpusavyje. Taigi histonų ir DNR sąveika, dėl kurios susidaro dezoksiribonukleoproteino kompleksas, yra joninio pobūdžio.

Histonai sintetinami ant polisomų citoplazmoje; ši sintezė prasideda šiek tiek anksčiau nei DNR replikacija. Susintetinti histonai migruoja iš citoplazmos į branduolį, kur prisijungia prie DNR sričių.

Funkcinis histonų vaidmuo nėra visiškai aiškus. Vienu metu buvo manoma, kad histonai yra specifiniai chromatino DNR aktyvumo reguliatoriai, tačiau didžiosios dalies histonų struktūros panašumas rodo mažą to tikimybę. Akivaizdesnis yra struktūrinis histonų vaidmuo, kuris užtikrina ne tik specifinį chromosomų DNR sulankstymą, bet ir atlieka vaidmenį transkripcijos reguliavime.

Ryžiai. 10.

Ne histoniniai baltymai yra prasčiausiai apibūdinta chromatino frakcija. Be fermentų, tiesiogiai susijusių su chromatinu (fermentai, atsakingi už DNR taisymą, reduplikaciją, transkripciją ir modifikavimą, fermentų, skirtų modifikuoti histonus ir kitus baltymus), ši frakcija apima daug kitų baltymų. Labai tikėtina, kad kai kurie nehistoniniai baltymai yra specifiniai baltymai – reguliatoriai, atpažįstantys tam tikras nukleotidų sekas DNR.

Chromatino RNR sudaro 0,2–0,5% DNR kiekio. Ši RNR atstovauja visiems žinomiems ląstelių RNR tipams, kurie yra sintezės arba brendimo procese kartu su chromatino DNR.

Chromatino sudėtyje galima rasti lipidų iki 1% DNR masės, jų vaidmuo chromosomų struktūroje ir funkcionavime lieka neaiškus.

Chemiškai chromatino preparatai yra sudėtingi dezoksiribonukleoproteinų kompleksai, apimantys DNR ir specialius chromosomų baltymus – histonus. RNR taip pat buvo rasta chromatine. Kiekybine prasme DNR, baltymai ir RNR yra 1:1,3:0,2. Vis dar nėra pakankamai vienareikšmių duomenų apie RNR reikšmę chromatino sudėtyje. Gali būti, kad ši RNR yra gretutinė susintetintos RNR funkcija ir todėl iš dalies susijusi su DNR, arba tai yra ypatingas chromatino struktūrai būdingas RNR tipas.

chromatino DNR

Chromatino preparate DNR paprastai sudaro 30–40 proc. Ši DNR yra dvigrandė spiralinė molekulė. Chromatino DNR molekulinė masė yra 7-9*106. Tokį palyginti nedidelį DNR kiekį iš preparatų galima paaiškinti mechaniniu DNR pažeidimu chromatino išskyrimo metu.

Bendras DNR kiekis, įtrauktas į ląstelių branduolines struktūras, į organizmų genomą, įvairiose rūšyse skiriasi. Lyginant DNR kiekį ląstelėje eukariotų organizmuose, sunku įžvelgti kokią nors koreliaciją tarp organizmo sudėtingumo laipsnio ir DNR kiekio viename branduolyje. Maždaug tiek pat DNR randama įvairiuose organizmuose, tokiuose kaip linai, jūros ežiai, ešeriai (1,4-1,9 pg) arba žuvys ir buliai (6,4 ir 7 pg).

Kai kurių varliagyvių DNR kiekis branduoliuose yra 10-30 kartų didesnis nei žmogaus branduoliuose, nors žmogaus genetinė sandara yra nepalyginamai sudėtingesnė nei varlių. Todėl galima daryti prielaidą, kad perteklinis DNR kiekis žemesniuose organizuotuose organizmuose arba nesusijęs su genetinio vaidmens įvykdymu, arba genų skaičius kartojasi vieną ar kitą skaičių kartų.

Palydovinė DNR arba DNR dalis su dažnai pasikartojančiomis sekomis gali būti įtraukta į homologinių chromosomų sričių atpažinimą mejozės metu. Remiantis kitomis prielaidomis, šios sritys atlieka atskiriklių (tarpininkų) vaidmenį tarp skirtingų funkcinių chromosomų DNR vienetų.

Kaip paaiškėjo, vidutiniškai pasikartojančių (nuo 102 iki 105 kartų) sekų dalis priklauso margai DNR regionų klasei, kuri vaidina svarbų vaidmenį medžiagų apykaitos procesuose. Ši frakcija apima ribosominės DNR genus, pakartotinai pasikartojančius skyrius, skirtas visų tRNR sintezei. Be to, kai kurie struktūriniai genai, atsakingi už tam tikrų baltymų sintezę, taip pat gali būti kartojami daug kartų, vaizduojami daugybe kopijų (chromatino baltymų genai - histonai).

branduolys

Branduolys (nucleolus) yra tankus kūnas, esantis daugumos eukariotinių ląstelių branduolyje. Susideda iš ribonukleoproteinų – ribosomų pirmtakų. Paprastai ląstelėje yra vienas branduolys, retai daug. Branduolys išskiriama intranukleolinio chromatino zona, fibrilių zona ir granulių zona. Branduolys yra nepastovi struktūra eukariotinėse ląstelėse. Aktyvios mitozės metu branduoliai suyra ir vėl sintetinami. Pagrindinė branduolio funkcija yra RNR ir ribosomų subvienetų sintezė.

Branduolys išskiriama intranukleolinio chromatino zona, fibrilių zona ir granulių zona. Branduolys nėra savarankiška ląstelės organelė, ji neturi membranos ir susidaro aplink chromosomos sritį, kurioje užkoduota rRNR struktūra (branduolinis organizatorius), ant jos sintetinama rRNR; be rRNR kaupimosi branduolyje, susidaro ribosomos, kurios vėliau pereina į citoplazmą. Tai. branduolys yra rRNR ir ribosomų rinkinys skirtingi etapai dariniai.

Pagrindinė branduolio funkcija yra ribosomų sintezė (šiame procese dalyvauja RNR polimerazė I)