چه ذراتی هسته اتم را تشکیل می دهند. ساختار اتم: هسته، نوترون، پروتون، الکترون

همانطور که قبلاً اشاره شد، یک اتم از سه نوع ذره بنیادی تشکیل شده است: پروتون، نوترون و الکترون. هسته اتم بخش مرکزی اتم است که از پروتون و نوترون تشکیل شده است. پروتون ها و نوترون ها نام مشترک نوکلئون دارند، در هسته آنها می توانند به یکدیگر تبدیل شوند. هسته ساده ترین اتم، اتم هیدروژن، از یک ذره بنیادی به نام پروتون تشکیل شده است.

قطر هسته یک اتم تقریباً 10-13 - 10-12 سانتی متر است و 0001/0 قطر یک اتم است. با این حال، تقریبا کل جرم یک اتم (99.95 - 99.98٪) در هسته متمرکز است. اگر امکان به دست آوردن 1 سانتی متر مکعب ماده هسته ای خالص وجود داشت، جرم آن 100 تا 200 میلیون تن بود. جرم هسته یک اتم چندین هزار بار بیشتر از جرم تمام الکترون های تشکیل دهنده اتم است.

پروتون- یک ذره بنیادی، هسته اتم هیدروژن. جرم یک پروتون 1.6721x10 -27 کیلوگرم است، این جرم 1836 برابر جرم یک الکترون است. بار الکتریکی مثبت و برابر با 1.66x10 -19 C است. کولن - واحد بار الکتریکی، برابر با مقدار برق عبوری از مقطع هادی در زمان 1 ثانیه با شدت جریان ثابت 1A (آمپر).

هر اتم هر عنصر حاوی تعداد معینی پروتون در هسته است. این عدد برای یک عنصر معین ثابت است و خواص فیزیکی و شیمیایی آن را تعیین می کند. یعنی تعداد پروتون ها بستگی به این دارد که با چه عنصر شیمیایی سروکار داریم. به عنوان مثال، اگر یک پروتون در هسته هیدروژن باشد، اگر 26 پروتون آهن باشد. تعداد پروتون های هسته اتم بار هسته (شماره بار Z) و شماره سریال عنصر را در سیستم تناوبی عناصر D.I تعیین می کند. مندلیف (عدد اتمی عنصر).

اچنوترون- یک ذره خنثی الکتریکی با جرم 1.6749 x10 -27 کیلوگرم، 1839 برابر جرم یک الکترون. نورون در حالت آزاد یک ذره ناپایدار است که به طور مستقل با گسیل یک الکترون و یک پادنوترینو به پروتون تبدیل می شود. نیمه عمر نوترون ها (زمانی که در طی آن نیمی از تعداد اولیه نوترون ها تجزیه می شود) تقریباً 12 دقیقه است. با این حال، در یک حالت محدود در داخل هسته های اتمی پایدار، پایدار است. تعداد کل نوکلئون ها (پروتون ها و نوترون ها) در هسته را عدد جرمی (جرم اتمی - A) می گویند. تعداد نوترون هایی که هسته را تشکیل می دهند برابر است با اختلاف اعداد جرم و بار: N = A - Z.

الکترون- یک ذره بنیادی، حامل کوچکترین جرم - 0.91095x10 -27 گرم و کوچکترین بار الکتریکی - 1.6021x10 -19 C. این یک ذره با بار منفی است. تعداد الکترون های یک اتم برابر با تعداد پروتون های هسته است، یعنی. اتم از نظر الکتریکی خنثی است.

پوزیترون- یک ذره بنیادی با بار الکتریکی مثبت، یک ضد ذره نسبت به یک الکترون. جرم یک الکترون و یک پوزیترون برابر است و بارهای الکتریکی از نظر قدر مطلق برابر، اما در علامت مخالف هستند.

انواع مختلف هسته ها را نوکلید می نامند. نوکلید نوعی اتم با تعداد معینی پروتون و نوترون است. در طبیعت، اتم های یک عنصر با جرم اتمی متفاوت (اعداد جرمی) وجود دارد: 17 35 Cl، 17 37 Cl و غیره. هسته‌های این اتم‌ها دارای تعداد مشابهی پروتون، اما تعداد متفاوتی از نوترون‌ها هستند. انواع اتم های یک عنصر که دارای بار هسته ای یکسان اما اعداد جرمی متفاوت هستند نامیده می شوند ایزوتوپ ها . ایزوتوپ‌ها با داشتن تعداد پروتون یکسان، اما از نظر تعداد نوترون‌های متفاوت، ساختار لایه‌های الکترونی یکسانی دارند، یعنی. خواص شیمیایی بسیار مشابهی دارد و در جدول تناوبی عناصر شیمیایی جایگاه یکسانی را اشغال می کند.

ایزوتوپ ها با نماد عنصر شیمیایی مربوطه با شاخص A در بالا سمت چپ نشان داده می شوند - عدد جرمی، گاهی اوقات تعداد پروتون ها (Z) نیز در پایین سمت چپ آورده شده است. برای مثال، ایزوتوپ های رادیواکتیو فسفر به ترتیب 32 P، 33 P، یا 15 32 P و 15 33 P هستند. هنگام تعیین ایزوتوپ بدون نشان دادن نماد عنصر، عدد جرمی پس از تعیین عنصر داده می شود، به عنوان مثال، فسفر - 32، فسفر - 33.

بیشتر عناصر شیمیایی چندین ایزوتوپ دارند. علاوه بر ایزوتوپ هیدروژن 1 H-protium، هیدروژن سنگین 2 H-دوتریوم و هیدروژن فوق سنگین 3 H-تریتیوم شناخته شده است. اورانیوم دارای 11 ایزوتوپ است که در ترکیبات طبیعی سه مورد از آنها وجود دارد (اورانیوم 238، اورانیوم 235، اورانیوم 233). آنها به ترتیب 92 پروتون و 146.143 و 141 نوترون دارند.

در حال حاضر، بیش از 1900 ایزوتوپ از 108 عنصر شیمیایی شناخته شده است. از این میان، ایزوتوپ‌های طبیعی شامل همه ایزوتوپ‌های پایدار (تقریباً 280 عدد) و ایزوتوپ‌های طبیعی هستند که بخشی از خانواده‌های رادیواکتیو هستند (46 مورد). بقیه مصنوعی هستند، آنها به طور مصنوعی در نتیجه واکنش های هسته ای مختلف به دست می آیند.

اصطلاح "ایزوتوپ ها" فقط باید در هنگام اشاره به اتم های یک عنصر، به عنوان مثال، ایزوتوپ های کربن 12 C و 14 C استفاده شود. اگر منظور اتم های عناصر شیمیایی مختلف است، توصیه می شود از عبارت "نوکلیدها" استفاده شود. به عنوان مثال، رادیونوکلئیدها 90 Sr، 131 J، 137 Cs.

.
در برخی موارد نادر، اتم های عجیب و غریب کوتاه مدت می توانند تشکیل شوند که در آن ذرات دیگر به جای نوکلئون به عنوان هسته عمل می کنند.

به تعداد پروتون های یک هسته، عدد بار آن می گویند Z (\displaystyle Z)- این عدد برابر است با عدد ترتیبی عنصری که اتم به آن تعلق دارد، در جدول  (نظام تناوبی عناصر) مندلیف. تعداد پروتون ها در هسته ساختار لایه الکترونی یک اتم خنثی و در نتیجه خواص شیمیایی عنصر مربوطه را تعیین می کند. تعداد نوترون های یک هسته را آن می نامند عدد ایزوتوپی N (\displaystyle N). هسته هایی با تعداد پروتون یکسان و تعداد نوترون های متفاوت ایزوتوپ نامیده می شوند. هسته هایی با تعداد نوترون یکسان اما تعداد پروتون های متفاوت را ایزوتون می نامند. اصطلاحات ایزوتوپ و ایزوتون همچنین در رابطه با اتم های حاوی هسته های مشخص شده و همچنین برای توصیف انواع غیر شیمیایی یک عنصر شیمیایی استفاده می شود. تعداد کل نوکلئون های یک هسته را عدد جرمی آن می گویند A (\displaystyle A) (A = N + Z (\displaystyle A=N+Z)) و تقریباً برابر با میانگین جرم یک اتم است که در جدول تناوبی نشان داده شده است. نوکلیدهایی با تعداد جرمی یکسان، اما ترکیب پروتون-نوترون متفاوت، ایزوبار نامیده می شوند.

مانند هر سیستم کوانتومی، هسته‌ها می‌توانند در حالت برانگیخته ناپایدار باشند و در برخی موارد، طول عمر چنین حالتی بر حسب سال محاسبه می‌شود. چنین حالت های برانگیخته هسته ای ایزومرهای هسته ای نامیده می شوند.

یوتیوب دایره المعارفی

1 / 5

✪ ساختار هسته اتم. نیروهای هسته ای

✪ نیروهای هسته ای انرژی اتصال ذرات در هسته شکافت هسته اورانیوم واکنش زنجیره ای

✪ واکنش های هسته ای

✪ فیزیک هسته ای - ساختار هسته یک اتم v1

✪ بمب اتمی "FAT" چگونه کار می کند

زیرنویس

داستان

پراکندگی ذرات باردار را می توان با فرض اتمی که از یک بار الکتریکی مرکزی متمرکز در یک نقطه تشکیل شده و توسط توزیع کروی یکنواختی از الکتریسیته مخالف با قدر مساوی احاطه شده است توضیح داد. با چنین ساختاری از اتم، ذرات α- و β، هنگامی که از فاصله نزدیک از مرکز اتم عبور می کنند، انحرافات زیادی را تجربه می کنند، اگرچه احتمال چنین انحرافی اندک است.

بنابراین، رادرفورد هسته اتم را کشف کرد، از همان لحظه فیزیک هسته ای شروع شد و ساختار و خواص هسته های اتمی را مطالعه کرد.

پس از کشف ایزوتوپ های پایدار عناصر، هسته سبک ترین اتم نقش یک ذره ساختاری از همه هسته ها را به خود اختصاص داد. از سال 1920، هسته اتم هیدروژن یک اصطلاح رسمی دارد - پروتون. در سال 1921، لیزا مایتنر اولین مدل پروتون-الکترون را از ساختار هسته اتم ارائه کرد که بر اساس آن از پروتون، الکترون و ذرات آلفا تشکیل شده است: 96. با این حال، در سال 1929 یک "فاجعه نیتروژن" رخ داد - W.-Heitler و G.-Herzberg ثابت کردند که هسته اتم نیتروژن از آمار بوز---اینشتین پیروی می کند و نه از آمار فرمی--- دیراک، همانطور که توسط مدل پروتون 374 پیش بینی شده بود. . بنابراین، این مدل با نتایج تجربی اندازه گیری اسپین ها و گشتاورهای مغناطیسی هسته ها در تضاد قرار گرفت. در سال 1932، جیمز چادویک یک ذره خنثی الکتریکی جدید به نام نوترون را کشف کرد. در همان سال، ایواننکو و به طور مستقل، هایزنبرگ فرضیه ای را در مورد ساختار پروتون-نوترون هسته مطرح کردند. بعدها با توسعه فیزیک هسته ای و کاربردهای آن، این فرضیه به طور کامل تایید شد.

نظریه های ساختار هسته اتم

در روند توسعه فیزیک، فرضیه های مختلفی برای ساختار هسته اتم مطرح شد. با این حال، هر یک از آنها قادر به توصیف تنها مجموعه محدودی از خواص هسته ای است. برخی از مدل ها ممکن است متقابلاً منحصر به فرد باشند.

معروف ترین آنها موارد زیر است:

• Drop-model-nucleus - در سال 1936 توسط نیلز بور پیشنهاد شد.
• هسته مدل شل - در دهه 30 قرن بیستم پیشنهاد شد.
• مدل تعمیم یافته بور-موتلسون
• مدل هسته خوشه ای
• مدل انجمن های نوکلئونی
• مدل هسته ابرسیال
• مدل آماری هسته

فیزیک هسته ای

بارهای هسته اتم برای اولین بار توسط هنری موزلی در سال 1913 تعیین شد. این دانشمند مشاهدات تجربی خود را با وابستگی طول موج پرتو ایکس به یک ثابت معین تفسیر کرد. Z (\displaystyle Z)تغییر یک عنصر از عنصری به عنصر دیگر و برابر با یک برای هیدروژن:

1 / λ = a Z − b (\displaystyle (\sqrt (1/\lambda ))=aZ-b)، جایی که

A (\displaystyle a)و b (\displaystyle b)- دائمی

از آنجایی که موزلی به این نتیجه رسید که ثابت اتمی یافت شده در آزمایش‌های او، که طول موج تابش پرتو ایکس مشخصه را تعیین می‌کند و با شماره سریال عنصر منطبق است، فقط می‌تواند بار هسته اتم باشد که به عنوان شناخته شده است. قانون - موزلی .

وزن

به دلیل تفاوت در تعداد نوترون ها A - Z (\displaystyle A-Z)ایزوتوپ های یک عنصر جرم های متفاوتی دارند M (A , Z) (\displaystyle M(A,Z))که یکی از مشخصه های مهم هسته است. در فیزیک هسته‌ای، جرم هسته‌ها معمولاً با واحدهای اتمی جرم اندازه‌گیری می‌شود. آ. خوردن) برای یک الف. e. m. 1/12 از جرم هسته 12 C را بگیرید. لازم به ذکر است که جرم استانداردی که معمولا برای یک نوکلید داده می شود، جرم یک اتم خنثی است. برای تعیین جرم هسته، باید مجموع جرم تمام الکترون ها را از جرم اتم کم کرد (اگر انرژی اتصال الکترون ها با هسته را نیز در نظر بگیریم، مقدار دقیق تری به دست می آید). .

علاوه بر این، در فیزیک هسته ای، اغلب از جرم معادل انرژی استفاده می شود. با توجه به رابطه انیشتین، هر جرم مقدار M (\displaystyle M)مربوط به کل انرژی است:

E = M c 2 (\displaystyle E=Mc^(2))، جایی که c (\displaystyle c)سرعت نور در خلاء است.

نسبت بین الف. e.m و معادل انرژی آن بر حسب ژول:

E 1=1 cdot 10^(8))^(2)=1.492418\cdot 10^(-10)), E 1 = 931 , 494 (\displaystyle E_(1)=931,494).

شعاع

تجزیه و تحلیل فروپاشی هسته های سنگین تخمین رادرفورد را اصلاح کرد و شعاع هسته را به عدد جرمی با یک رابطه ساده مرتبط کرد:

R = r 0 A 1 / 3 (\displaystyle R=r_(0)A^(1/3)),

کجا یک ثابت است

از آنجایی که شعاع هسته یک مشخصه هندسی محض نیست و در درجه اول با شعاع عمل نیروهای هسته ای مرتبط است، مقدار r 0 (\displaystyle r_(0))بستگی به فرآیندی دارد که در تجزیه و تحلیل آن مقدار به دست می آید R (\displaystyle R)، مقدار متوسط r 0 = 1 , 23 ⋅ 10 − 15 (\displaystyle r_(0)=1.23\cdot 10^(-15)) m، بنابراین شعاع هسته بر حسب متر:

R = 1 , 23 ⋅ 10 − 15 A 1/3 (\displaystyle R=1,23\cdot 10^(-15)A^(1/3)).

لحظات هسته

مانند نوکلئون هایی که آن را تشکیل می دهند، هسته نیز لحظات خاص خود را دارد.

چرخش

از آنجایی که نوکلئون ها گشتاور مکانیکی یا اسپین خود را برابر با 1/2 (\displaystyle 1/2)، پس هسته ها نیز باید دارای گشتاورهای مکانیکی باشند. علاوه بر این، نوکلئون ها در حرکت مداری در هسته شرکت می کنند که با گشتاور خاصی از تکانه هر نوکلئون نیز مشخص می شود. گشتاورهای مداری فقط مقادیر صحیح می گیرند ℏ (\displaystyle \hbar)(دیراک ثابت). تمام گشتاورهای مکانیکی نوکلئون ها، اعم از اسپین ها و مداری، به صورت جبری جمع می شوند و اسپین هسته را تشکیل می دهند.

با وجود این واقعیت که تعداد نوکلئون‌ها در یک هسته می‌تواند بسیار زیاد باشد، اسپین‌های هسته‌ها معمولاً کوچک هستند و بیش از چند عدد نیستند. ℏ (\displaystyle \hbar)، که با خاص بودن برهم کنش نوکلئون هایی به همین نام توضیح داده می شود. همه پروتون ها و نوترون های جفت شده فقط به گونه ای برهم کنش می کنند که اسپین های آنها یکدیگر را خنثی می کنند، یعنی جفت ها همیشه با اسپین های ضد موازی تعامل دارند. تکانه کل مداری یک جفت نیز همیشه صفر است. در نتیجه، هسته های متشکل از تعداد زوج پروتون و تعداد زوج نوترون دارای تکانه مکانیکی نیستند. اسپین های غیر صفر فقط برای هسته هایی وجود دارند که دارای نوکلئون های جفت نشده در ترکیب خود هستند، اسپین چنین نوکلئونی به تکانه مداری خودش اضافه می شود و مقداری نصف عدد صحیح دارد: 1/2، 3/2، 5/2. هسته های ترکیب فرد-فرد دارای اسپین های صحیح هستند: 1، 2، 3، و غیره.

لحظه مغناطیسی

اندازه گیری اسپین ها به دلیل وجود گشتاورهای مغناطیسی که مستقیماً با آنها مرتبط است امکان پذیر شد. آنها با مگنتون اندازه گیری می شوند و برای هسته های مختلف از 2- تا +5 مگنتون هسته ای هستند. به دلیل جرم نسبتاً بزرگ نوکلئون ها، گشتاورهای مغناطیسی هسته ها در مقایسه با الکترون ها بسیار کوچک است، بنابراین اندازه گیری آنها بسیار دشوارتر است. مانند اسپین ها، گشتاورهای مغناطیسی با روش های طیف سنجی اندازه گیری می شوند که دقیق ترین آنها روش تشدید مغناطیسی هسته ای است.

گشتاور مغناطیسی جفت‌های زوج و زوج، مانند اسپین، برابر با صفر است. گشتاورهای مغناطیسی هسته‌های با نوکلئون‌های جفت‌نشده توسط گشتاورهای ذاتی این نوکلئون‌ها و گشتاور مرتبط با حرکت مداری پروتون جفت‌نشده تشکیل می‌شوند.

ممان چهار قطبی الکتریکی

هسته های اتمی با اسپین بزرگتر یا مساوی واحد دارای گشتاورهای چهار قطبی غیر صفر هستند که نشان می دهد دقیقاً کروی نیستند. اگر هسته در امتداد محور اسپین (جسم دوکی) کشیده شده باشد، گشتاور چهار قطبی علامت مثبت دارد و اگر هسته در صفحه ای عمود بر محور اسپین کشیده شده باشد (جسم عدسی شکل) علامت منفی دارد. هسته هایی با گشتاورهای چهار قطبی مثبت و منفی شناخته شده اند. عدم وجود تقارن کروی در میدان الکتریکی ایجاد شده توسط یک هسته با گشتاور چهار قطبی غیر صفر منجر به تشکیل سطوح انرژی اضافی الکترون‌های اتمی و ظهور خطوط ساختاری فوق‌ریز در طیف اتم‌ها می‌شود که فواصل بین آنها به چهار قطبی بستگی دارد. لحظه

انرژی پیوند

ثبات هسته

از این واقعیت که انرژی اتصال متوسط ​​برای هسته های با اعداد جرمی بیشتر یا کمتر از 50-60 کاهش می یابد، نتیجه می شود که برای هسته های کوچک A (\displaystyle A)فرآیند همجوشی از نظر انرژی مطلوب است - همجوشی گرما هسته ای که منجر به افزایش تعداد جرم می شود و برای هسته های بزرگ A (\displaystyle A)- فرآیند تقسیم در حال حاضر، هر دوی این فرآیندها که منجر به آزادسازی انرژی می شود، انجام شده است که دومی اساس انرژی هسته ای مدرن است و اولی در حال توسعه است.

مطالعات دقیق نشان داده است که پایداری هسته ها نیز به طور قابل توجهی به پارامتر بستگی دارد N/Z (\displaystyle N/Z)- نسبت تعداد نوترون ها و پروتون ها. میانگین برای پایدارترین هسته ها N / Z ≈ 1 + 0.015A 2 / 3 (\displaystyle N/Z\حدود 1+0.015A^(2/3))بنابراین، هسته های نوکلیدهای سبک پایدارترین آنها را دارند N ≈ Z (\displaystyle N\حدود Z)و با افزایش عدد جرمی، دافعه الکترواستاتیکی بین پروتون ها بیشتر و بیشتر محسوس می شود و ناحیه پایداری به سمت N > Z (\displaystyle N>Z)(شکل توضیحی را ببینید).

اگر جدول نوکلیدهای پایدار موجود در طبیعت را در نظر بگیریم، می توان به توزیع آنها بر اساس مقادیر زوج و فرد توجه کرد. Z (\displaystyle Z)و N (\displaystyle N). تمام هسته هایی با مقادیر فرد از این مقادیر، هسته هایی از هسته های سبک هستند 1 2 H (\displaystyle ()_(1)^(2)(\textrm (H))), 3 6 Li (\displaystyle ()_(3)^(6)(\textrm (Li))), 5 10 B (\displaystyle ()_(5)^(10)(\textrm (B))), 7 14 N (\displaystyle ()_(7)^(14)(\textrm (N))). در بین ایزوبارهای با A فرد، معمولاً فقط یکی پایدار است. در مورد حتی A (\displaystyle A)اغلب دو، سه یا چند ایزوبار پایدار وجود دارد، بنابراین، پایدارترین آنها زوج - زوج، کمترین - فرد و فرد هستند. این پدیده نشان می‌دهد که هم نوترون‌ها و هم پروتون‌ها تمایل دارند به صورت جفتی با اسپین‌های ضد موازی خوشه شوند، که منجر به نقض نرمی وابستگی فوق انرژی اتصال به A (\displaystyle A) .

بنابراین، برابری تعداد پروتون ها یا نوترون ها حاشیه خاصی از پایداری ایجاد می کند که منجر به احتمال وجود چندین هسته پایدار می شود که به ترتیب از نظر تعداد نوترون برای ایزوتوپ ها و در تعداد پروتون ها برای ایزوتون ها متفاوت هستند. همچنین برابری تعداد نوترون ها در ترکیب هسته های سنگین توانایی شکافت آنها را تحت تأثیر نوترون ها تعیین می کند.

نیروهای هسته ای

نیروهای هسته ای نیروهایی هستند که نوکلئون ها را در هسته نگه می دارند که نیروهای جاذبه بزرگی هستند که فقط در فواصل کوچک عمل می کنند. آنها دارای ویژگی های اشباع هستند که در ارتباط با آن به نیروهای هسته ای یک شخصیت مبادله ای (با کمک پی-مزون ها) اختصاص داده می شود. نیروهای هسته ای وابسته به اسپین هستند، مستقل از بار الکتریکی، و نیروهای مرکزی نیستند.

سطوح هسته

بر خلاف ذرات آزاد، که انرژی می تواند برای آنها هر مقداری به خود بگیرد (به اصطلاح طیف پیوسته)، ذرات محدود (یعنی ذراتی که انرژی جنبشی آنها کمتر از مقدار مطلق پتانسیل است)، طبق مکانیک کوانتومی، فقط می توانند در حالت هایی با مقادیر انرژی گسسته معین، به اصطلاح طیف گسسته باشد. از آنجایی که هسته سیستمی از نوکلئون های محدود است، طیف انرژی گسسته ای دارد. معمولاً در پایین ترین حالت انرژی خود قرار دارد که به آن می گویند اصلی. اگر انرژی به هسته منتقل شود، تبدیل می شود حالت هیجانی.

محل سطوح انرژی هسته در تقریب اول:

D = a e - b E ∗ (\displaystyle D=ae^(-b(\sqrt (E^(*)))))، جایی که:

D (\displaystyle D)- فاصله متوسط ​​بین سطوح،

E ∗ (\displaystyle E^(*))انرژی برانگیختگی هسته است،

A (\displaystyle a)و b (\displaystyle b)- ضرایب ثابت برای یک هسته مشخص:

A (\displaystyle a)- فاصله متوسط ​​بین اولین سطوح برانگیخته (حدود 1 مگا ولت برای هسته های سبک، 0.1 مگا ولت برای هسته های سنگین)

مدتها قبل از ظهور داده های قابل اعتماد در مورد ساختار درونی همه چیز، متفکران یونانی ماده را به شکل کوچکترین ذرات آتشین تصور می کردند که دائماً در حرکت بودند. احتمالاً این بینش از نظم جهانی اشیا از نتایج کاملاً منطقی ناشی شده است. علیرغم برخی ساده لوحی و فقدان مطلق شواهد برای این گفته، معلوم شد که درست است. اگرچه دانشمندان تنها بیست و سه قرن بعد توانستند یک حدس جسورانه را تأیید کنند.

ساختار اتم ها

در پایان قرن نوزدهم، خواص یک لوله تخلیه که از آن جریان عبور می کرد، بررسی شد. مشاهدات نشان داده است که دو جریان از ذرات منتشر می شود:

ذرات منفی پرتوهای کاتدی را الکترون می نامیدند. متعاقباً، ذرات با نسبت بار به جرم یکسان در بسیاری از فرآیندها یافت شدند. به نظر می‌رسید که الکترون‌ها اجزای جهانی اتم‌های مختلف هستند که به راحتی با بمباران یون‌ها و اتم‌ها از هم جدا می‌شوند.

ذرات حامل بار مثبت پس از از دست دادن یک یا چند الکترون توسط قطعات اتم نشان داده شدند. در واقع، پرتوهای مثبت گروه‌هایی از اتم‌ها بودند که ذرات منفی نداشتند و بنابراین دارای بار مثبت بودند.

مدل تامپسون

بر اساس آزمایشات، مشخص شد که ذرات مثبت و منفی نشان دهنده جوهر اتم، اجزای تشکیل دهنده آن هستند. تامسون، دانشمند انگلیسی، نظریه خود را ارائه کرد. به نظر او، ساختار اتم و هسته اتم نوعی جرم بود که در آن بارهای منفی در یک توپ با بار مثبت فشرده می شد، مانند کشمش در یک کیک کوچک. جبران شارژ کیک را از نظر الکتریکی خنثی کرد.

مدل رادرفورد

رادرفورد، دانشمند جوان آمریکایی، با تجزیه و تحلیل ردپای باقی مانده پس از ذرات آلفا، به این نتیجه رسید که مدل تامپسون ناقص است. برخی از ذرات آلفا با زوایای کوچک منحرف شدند - 5-10 o. در موارد نادر، ذرات آلفا در زوایای بزرگ 60-80 درجه منحرف می شدند و در موارد استثنایی، زوایای بسیار بزرگ بودند - 120-150 o. مدل تامپسون از اتم نمی تواند چنین تفاوتی را توضیح دهد.

رادرفورد مدل جدیدی را پیشنهاد می کند که ساختار اتم و هسته اتم را توضیح می دهد. فیزیک فرآیندها بیان می‌کند که یک اتم باید 99 درصد خالی باشد و یک هسته کوچک و الکترون‌هایی در اطراف آن می‌چرخند که در مدارها حرکت می‌کنند.

او انحرافات در هنگام برخورد را با این واقعیت توضیح می دهد که ذرات اتم بارهای الکتریکی خاص خود را دارند. تحت تأثیر بمباران ذرات باردار، عناصر اتمی مانند اجسام باردار معمولی در جهان کلان رفتار می کنند: ذرات با بارهای یکسان یکدیگر را دفع می کنند و با بارهای مخالف جذب می کنند.

حالت اتم ها

در آغاز قرن گذشته، زمانی که اولین شتاب دهنده های ذرات راه اندازی شدند، تمام تئوری هایی که ساختار هسته اتم و خود اتم را توضیح می دادند، منتظر تایید تجربی بودند. در آن زمان، برهمکنش پرتوهای آلفا و بتا با اتم ها قبلاً به طور کامل مورد مطالعه قرار گرفته بود. تا سال 1917 اعتقاد بر این بود که اتم ها یا پایدار هستند یا رادیواکتیو. اتم های پایدار را نمی توان تقسیم کرد، فروپاشی هسته های رادیواکتیو را نمی توان کنترل کرد. اما رادرفورد موفق شد این نظر را رد کند.

پروتون اول

در سال 1911، ای رادرفورد این ایده را مطرح کرد که همه هسته ها از عناصر یکسانی تشکیل شده اند که اساس آن اتم هیدروژن است. این ایده توسط یک نتیجه گیری مهم از مطالعات قبلی در مورد ساختار ماده ایجاد شد: جرم همه عناصر شیمیایی بدون هیچ ردی بر جرم هیدروژن تقسیم می شود. فرض جدید احتمالات بی‌سابقه‌ای را به ما می‌دهد و به ما امکان می‌دهد ساختار هسته اتم را به روشی جدید ببینیم. واکنش‌های هسته‌ای باید فرضیه جدید را تأیید یا رد کنند.

آزمایش‌هایی در سال 1919 با اتم‌های نیتروژن انجام شد. رادرفورد با بمباران آنها با ذرات آلفا به نتیجه شگفت انگیزی دست یافت.

اتم N ذره آلفا را جذب کرد، سپس به یک اتم اکسیژن O 17 تبدیل شد و یک هسته هیدروژن منتشر کرد. این اولین تبدیل مصنوعی یک اتم از یک عنصر به عنصر دیگر بود. چنین تجربه ای این امید را ایجاد کرد که ساختار هسته اتم، فیزیک فرآیندهای موجود امکان انجام سایر دگرگونی های هسته ای را فراهم می کند.

این دانشمند در آزمایش های خود از روش سوسوزن - فلاش ها استفاده کرد. از بسامد فلاش ها، او در مورد ترکیب و ساختار هسته اتم، در مورد ویژگی های ذرات متولد شده، در مورد جرم اتمی و شماره سریال آنها نتیجه گیری کرد. این ذره ناشناخته توسط رادرفورد پروتون نامگذاری شد. تمام خصوصیات یک اتم هیدروژن را داشت که تک تک الکترون آن - یک بار مثبت منفرد و یک جرم متناظر- از بین رفته بود. بنابراین ثابت شد که پروتون و هسته هیدروژن ذرات یکسانی هستند.

در سال 1930، زمانی که اولین شتاب دهنده های بزرگ ساخته و راه اندازی شدند، مدل رادرفورد از اتم آزمایش و اثبات شد: هر اتم هیدروژن از یک الکترون تنها تشکیل شده است که موقعیت آن را نمی توان تعیین کرد، و یک اتم شل با یک پروتون مثبت تنها در داخل. . از آنجایی که پروتون‌ها، الکترون‌ها و ذرات آلفا می‌توانند هنگام بمباران از یک اتم خارج شوند، دانشمندان تصور کردند که آنها اجزای تشکیل‌دهنده هسته هر اتمی هستند. اما چنین مدلی از اتم هسته ناپایدار به نظر می رسید - الکترون ها برای قرار گرفتن در هسته بیش از حد بزرگ بودند، علاوه بر این، مشکلات جدی مرتبط با نقض قانون تکانه و بقای انرژی وجود داشت. این دو قانون، مانند حسابداران سختگیر، گفتند که حرکت و جرم در هنگام بمباران در جهت نامعلومی ناپدید می شود. از آنجایی که این قوانین به طور کلی پذیرفته شده بودند، لازم بود توضیحاتی برای چنین درزهایی پیدا شود.

نوترون ها

دانشمندان در سراسر جهان آزمایش هایی را با هدف کشف اجزای جدید تشکیل دهنده هسته اتم ها انجام دادند. در دهه 1930، فیزیکدانان آلمانی بکر و بوته اتم های بریلیم را با ذرات آلفا بمباران کردند. در این مورد، یک تشعشع ناشناخته ثبت شد که تصمیم گرفته شد آن را اشعه G نامیده شود. مطالعات دقیق برخی از ویژگی های پرتوهای جدید را نشان داد: آنها می توانستند به طور دقیق در یک خط مستقیم منتشر شوند، با میدان های الکتریکی و مغناطیسی برهمکنش نداشتند و قدرت نفوذ بالایی داشتند. بعدها، ذراتی که این نوع تابش را تشکیل می دهند در برهمکنش ذرات آلفا با عناصر دیگر - بور، کروم و غیره یافت شدند.

فرضیه چادویک

سپس جیمز چادویک، همکار و شاگرد رادرفورد، گزارشی کوتاه در مجله نیچر ارائه کرد که بعدها به شهرت رسید. چادویک توجه خود را به این واقعیت جلب کرد که اگر فرض کنیم تابش جدید جریانی از ذرات خنثی است که جرم هر یک تقریباً برابر با جرم یک پروتون است، تناقضات موجود در قوانین حفاظت به راحتی حل می شود. با در نظر گرفتن این فرض، فیزیکدانان به طور قابل توجهی فرضیه توضیح ساختار هسته اتم را تکمیل کردند. به طور خلاصه، جوهر اضافات به یک ذره جدید و نقش آن در ساختار اتم خلاصه شد.

خواص نوترون

ذره کشف شده "نوترون" نام گرفت. ذرات تازه کشف شده در اطراف خود میدان های الکترومغناطیسی تشکیل نمی دادند و به راحتی بدون از دست دادن انرژی از ماده عبور می کردند. در برخوردهای نادر با هسته های سبک اتم ها، نوترون قادر است هسته را از اتم خارج کند و بخش قابل توجهی از انرژی خود را از دست بدهد. ساختار هسته اتم وجود تعداد متفاوتی از نوترون ها را در هر ماده فرض می کند. اتم هایی با بار هسته ای یکسان اما تعداد نوترون های متفاوت را ایزوتوپ می نامند.

نوترون ها به عنوان یک جایگزین عالی برای ذرات آلفا عمل کرده اند. در حال حاضر از آنها برای مطالعه ساختار هسته اتم استفاده می شود. به طور خلاصه، اهمیت آنها برای علم قابل توصیف نیست، اما به لطف بمباران هسته های اتم توسط نوترون ها بود که فیزیکدانان توانستند ایزوتوپ های تقریباً همه عناصر شناخته شده را به دست آورند.

ترکیب هسته یک اتم

در حال حاضر، ساختار هسته اتم مجموعه ای از پروتون ها و نوترون ها است که توسط نیروهای هسته ای در کنار هم نگه داشته شده اند. به عنوان مثال، یک هسته هلیوم توده ای از دو نوترون و دو پروتون است. عناصر سبک تقریباً دارای تعداد پروتون و نوترون مساوی هستند، در حالی که عناصر سنگین تعداد بسیار بیشتری نوترون دارند.

این تصویر از ساختار هسته توسط آزمایش‌هایی در شتاب‌دهنده‌های بزرگ مدرن با پروتون‌های سریع تأیید شده است. نیروهای الکتریکی دافعه پروتون ها توسط نیروهای شدیدی که فقط در خود هسته عمل می کنند متعادل می شوند. اگرچه ماهیت نیروهای هسته ای هنوز به طور کامل شناخته نشده است، اما وجود آنها عملاً اثبات شده است و ساختار هسته اتم را به طور کامل توضیح می دهد.

رابطه بین جرم و انرژی

در سال 1932، یک محفظه ابر عکس شگفت انگیزی گرفت که وجود ذرات باردار مثبت، با جرم یک الکترون را اثبات می کرد.

قبل از این، الکترون های مثبت به صورت نظری توسط P. دیراک پیش بینی شده بودند. یک الکترون مثبت واقعی نیز در تابش کیهانی کشف شد. ذره جدید پوزیترون نامیده شد. هنگام برخورد با دوقلو خود - یک الکترون، نابودی رخ می دهد - نابودی متقابل دو ذره. این مقدار مشخصی انرژی آزاد می کند.

بنابراین، تئوری توسعه یافته برای جهان کلان برای توصیف رفتار کوچکترین عناصر ماده کاملاً مناسب بود.

هسته اتمیبخش مرکزی اتم است که از پروتون ها و نوترون ها (که مجموعاً نامیده می شوند نوکلئون ها).

این هسته توسط ای. رادرفورد در سال 1911 هنگام مطالعه گذرگاه کشف شد α -ذرات از طریق ماده مشخص شد که تقریباً کل جرم یک اتم (99.95٪) در هسته متمرکز است. اندازه هسته اتم از مرتبه 10 -1 3 -10 - 12 سانتی متر است که 10000 برابر کوچکتر از اندازه پوسته الکترونی است.

مدل سیاره ای اتم پیشنهاد شده توسط ای رادرفورد و مشاهده تجربی او از هسته های هیدروژن حذف شد. α ذراتی از هسته عناصر دیگر (1919-1920)، دانشمند را به این ایده سوق داد. پروتون. اصطلاح پروتون در اوایل دهه 20 قرن بیستم معرفی شد.

پروتون (از یونانی. پروتون ها- اول، شخصیت پ) یک ذره بنیادی پایدار، هسته اتم هیدروژن است.

پروتون- ذره ای با بار مثبت که بار آن از نظر قدر مطلق برابر با بار یک الکترون است ه\u003d 1.6 10 -1 9 Cl. جرم پروتون 1836 برابر جرم یک الکترون است. جرم باقی مانده از یک پروتون m p= 1.6726231 10 -27 کیلوگرم = 1.007276470 آمو

دومین ذره در هسته است نوترون.

نوترون (از لات. خنثی کردن- نه یکی و نه دیگری، یک نماد n) یک ذره بنیادی است که بار ندارد، یعنی خنثی است.

جرم نوترون 1839 برابر جرم الکترون است. جرم یک نوترون تقریبا برابر (کمی بزرگتر از) جرم یک پروتون است: جرم باقیمانده یک نوترون آزاد m n= 1.6749286 10 -27 کیلوگرم = 1.0008664902 amu و 2.5 جرم الکترون از جرم پروتون بیشتر است. نوترون، همراه با پروتون تحت نام رایج نوکلئونبخشی از هسته اتم است.

نوترون در سال 1932 توسط دی. چادویگ، شاگرد ای. رادرفورد، در طی بمباران بریلیوم کشف شد. α -ذرات. تابش حاصل با قدرت نفوذ بالا (بر مانعی که از صفحه سربی ضخامت 10 تا 20 سانتی متر ساخته شده بود غلبه کرد) اثر خود را هنگام عبور از صفحه پارافین تشدید کرد (شکل را ببینید). ژولیوت-کوری انرژی این ذرات را از مسیرهای محفظه ابر تخمین زد و مشاهدات اضافی این امکان را فراهم کرد که این فرض اولیه که γ -کوانت قدرت نفوذ زیاد ذرات جدید به نام نوترون با خنثی بودن الکتریکی آنها توضیح داده شد. از این گذشته، ذرات باردار به طور فعال با ماده تعامل می کنند و به سرعت انرژی خود را از دست می دهند. وجود نوترون ها توسط E. Rutherford 10 سال قبل از آزمایشات D. Chadwig پیش بینی شده بود. در ضربه α - ذرات موجود در هسته بریلیم واکنش زیر رخ می دهد:

در اینجا نماد نوترون است. بار آن برابر با صفر و جرم اتمی نسبی آن تقریبا برابر با یک است. نوترون یک ذره ناپایدار است: یک نوترون آزاد در مدت زمان ~ 15 دقیقه. به یک پروتون، یک الکترون و یک نوترینو تجزیه می شود - ذره ای بدون جرم ساکن.

پس از کشف نوترون توسط J. Chadwick در سال 1932، D. Ivanenko و W. Heisenberg به طور مستقل پیشنهاد کردند. مدل پروتون-نوترون (نوکلئون) هسته. بر اساس این مدل، هسته از پروتون و نوترون تشکیل شده است. تعداد پروتون ها زمنطبق با شماره سریال عنصر در جدول D. I. مندلیف است.

شارژ اصلی سبا تعداد پروتون ها تعیین می شود زکه بخشی از هسته هستند و مضربی از قدر مطلق بار الکترون هستند ه:

Q = + Ze.

عدد زتماس گرفت شماره شارژ هسته اییا عدد اتمی.

عدد جرمی هسته ولیبه تعداد کل نوکلئون ها، یعنی پروتون ها و نوترون های موجود در آن می گویند. تعداد نوترون های یک هسته با حرف نشان داده می شود ن. بنابراین عدد جرمی:

A = Z + N.

به نوکلئون ها (پروتون و نوترون) عدد جرمی برابر با یک و به الکترون مقدار صفر نسبت داده می شود.

ایده ترکیب هسته نیز با این کشف تسهیل شد ایزوتوپ ها.

ایزوتوپ ها (از یونانی. isosبرابر، یکسان و توپوا- مکان) - اینها انواع اتمهای یک عنصر شیمیایی هستند که هسته اتمی آنها دارای تعداد پروتون یکسان است ( ز) و تعداد متفاوتی از نوترون ها ( ن).

به هسته چنین اتمی ایزوتوپ نیز می گویند. ایزوتوپ ها هستند هسته هایک عنصر نوکلید (از لات. هسته- هسته) - هر هسته اتمی (به ترتیب، یک اتم) با اعداد داده شده زو ن. نام عمومی نوکلئیدها ……. جایی که ایکس- نماد یک عنصر شیمیایی، A=Z+N- عدد جرمی.

ایزوتوپ ها همان مکان را در جدول تناوبی عناصر اشغال می کنند، به همین دلیل نام آن ها به وجود آمده است. به عنوان یک قاعده، ایزوتوپ ها به طور قابل توجهی در خواص هسته ای خود متفاوت هستند (به عنوان مثال، در توانایی آنها برای ورود به واکنش های هسته ای). خواص شیمیایی (و تقریباً به همان اندازه فیزیکی) ایزوتوپ ها یکسان است. این با این واقعیت توضیح داده می شود که خواص شیمیایی یک عنصر توسط بار هسته تعیین می شود ، زیرا این بار است که بر ساختار پوسته الکترونی اتم تأثیر می گذارد.

استثنا ایزوتوپ های عناصر سبک است. ایزوتوپ های هیدروژن 1 اچ — پروتیوم, 2 اچ— دوتریوم, 3 اچ — تریتیومآنها به قدری از نظر جرم با هم تفاوت دارند که خواص فیزیکی و شیمیایی آنها متفاوت است. دوتریوم پایدار است (یعنی رادیواکتیو نیست) و به عنوان یک ناخالصی کوچک (1: 4500) در هیدروژن معمولی موجود است. دوتریوم با اکسیژن ترکیب می شود و آب سنگین را تشکیل می دهد. در فشار معمولی اتمسفر در 101.2 درجه سانتیگراد می جوشد و در +3.8 درجه سانتیگراد یخ می زند. تریتیوم β رادیواکتیو با نیمه عمر حدود 12 سال است.

همه عناصر شیمیایی ایزوتوپ دارند. برخی از عناصر فقط ایزوتوپ های ناپایدار (رادیواکتیو) دارند. برای همه عناصر، ایزوتوپ های رادیواکتیو به طور مصنوعی به دست آمده است.

ایزوتوپ های اورانیومعنصر اورانیوم دو ایزوتوپ دارد - با اعداد جرمی 235 و 238. ایزوتوپ فقط 1/140 ایزوتوپ رایج تر است.

کروماتین

1) هتروکروماتین؛

2) یوکروماتین.

هتروکروماتین

ساختاری

اختیاری

یوکروماتین

الف) پروتئین های هیستون؛

ب) پروتئین های غیر هیستونی.

یو پروتئین های هیستون (هیستون ها

یو پروتئین های غیر هیستونی

هسته

اندازه - 1-5 میکرون.

فرم کروی است.

جزء دانه ای

فیبریلار

پاکت هسته ای

1. غشای هسته ای خارجی (m.nucleis externa)،

غشای هسته ای داخلی

امکانات:

کاریوپلاسم

تولید مثل سلولی

دستگاه هسته ای

هسته در تمام سلول های یوکاریوتی به استثنای گلبول های قرمز بالغ و لوله های غربال گیاه وجود دارد. سلول ها معمولا دارای یک هسته هستند، اما گاهی اوقات سلول های چند هسته ای نیز یافت می شوند.

هسته کروی یا بیضی شکل است.

برخی از سلول ها دارای هسته های تقسیم شده هستند. اندازه هسته ها از 3 تا 10 میکرون قطر دارد. هسته برای حیات سلول ضروری است. فعالیت سلولی را تنظیم می کند. هسته اطلاعات ارثی موجود در DNA را ذخیره می کند. این اطلاعات به لطف هسته در طول تقسیم سلولی به سلول های دختر منتقل می شود. هسته ویژگی پروتئین های سنتز شده در سلول را تعیین می کند. هسته حاوی پروتئین های زیادی است که برای عملکرد آن ضروری است. RNA در هسته سنتز می شود.

هسته سلولیشامل غشاء، شیره هسته ای، یک یا چند هسته و کروماتین.

نقش عملکردی پاکت هسته ایجداسازی مواد ژنتیکی است (کروموزوم)سلول یوکاریوتی از سیتوپلاسم با واکنش های متابولیکی متعدد خود و همچنین تنظیم برهمکنش های دو طرفه هسته و سیتوپلاسم. پوشش هسته ای از دو غشا - بیرونی و داخلی تشکیل شده است که بین آنها قرار دارد فضای دور هسته ای (دو هسته ای).. دومی می تواند با لوله های شبکه سیتوپلاسمی ارتباط برقرار کند. غشای خارجیپوشش هسته به طور مستقیم با سیتوپلاسم سلول در تماس است و دارای تعدادی ویژگی ساختاری است که به آن اجازه می دهد به سیستم غشایی مناسب ER نسبت داده شود. این شامل تعداد زیادی ریبوزوم و همچنین بر روی غشاهای ارگاستوپلاسم است. غشای داخلی پوشش هسته ای ریبوزوم روی سطح خود ندارد، اما از نظر ساختاری با لایه هسته ای- لایه فیبری محیطی ماتریکس پروتئین هسته ای.

پاکت هسته ای شامل منافذ هسته ایبا قطر 80-90 نانومتر، که به دلیل مناطق متعدد همجوشی دو غشای هسته ای تشکیل می شوند و، همانطور که بود، از طریق سوراخ های کل غشای هسته ای گرد می شوند. منافذ نقش مهمی در انتقال مواد به داخل و خارج از سیتوپلاسم دارند. مجتمع منافذ هسته ای (NPC)با قطر حدود 120 نانومتر دارای ساختار مشخصی است (شامل بیش از 1000 پروتئین - نوکلئوپورین ها، که جرم آن 30 برابر بیشتر از ریبوزوم است) که نشان دهنده مکانیسم پیچیده ای برای تنظیم حرکات هسته ای-سیتوپلاسمی مواد و ساختارها است. در فرآیند حمل و نقل هسته ای-سیتوپلاسمی، منافذ هسته ای به عنوان نوعی غربال مولکولی عمل می کنند که به طور غیر فعال ذرات با اندازه معین را در امتداد یک گرادیان غلظت (یون ها، کربوهیدرات ها، نوکلئوتیدها، ATP، هورمون ها، پروتئین ها تا 60 کیلو دالتون) عبور می دهند. منافذ تشکیلات دائمی نیستند. تعداد منافذ در طول دوره بیشترین فعالیت هسته ای افزایش می یابد. تعداد منافذ بستگی به وضعیت عملکردی سلول دارد. هر چه فعالیت مصنوعی در سلول بیشتر باشد، تعداد آنها بیشتر است. محاسبه شده است که در مهره داران پایین تر در اریتروبلاست ها، جایی که هموگلوبین به شدت تشکیل و انباشته می شود، حدود 30 منفذ در هر 1 میکرومتر مربع از غشای هسته وجود دارد. در گلبول‌های قرمز بالغ این حیوانات که هسته‌ها را حفظ می‌کنند، تا پنج منفذ در هر 1 میکروگرم از غشاء باقی می‌ماند، یعنی. 6 برابر کمتر

در منطقه مجتمع پر، به اصطلاح صفحه متراکم - یک لایه پروتئینی که زیر تمام طول غشای داخلی پوشش هسته قرار دارد. این ساختار در درجه اول یک عملکرد پشتیبانی را انجام می دهد، زیرا در حضور آن شکل هسته حفظ می شود حتی اگر هر دو غشای پوشش هسته ای از بین بروند. همچنین فرض بر این است که اتصال منظم با ماده صفحه متراکم به آرایش منظم کروموزوم ها در هسته بین فاز کمک می کند.

شیره هسته ای (کاریوپلاسمیا ماتریس)- محتویات داخلی هسته، محلولی از پروتئین ها، نوکلئوتیدها، یون ها است که چسبناک تر از هیالوپلاسم است. همچنین حاوی پروتئین های فیبریلار است. کاریوپلاسم حاوی هسته و کروماتین است. شیره هسته ای محیط داخلی هسته را تشکیل می دهد و بنابراین نقش مهمی در تضمین عملکرد طبیعی ماده ژنتیکی ایفا می کند. ترکیب آب هسته ای شامل رشته ای،یا فیبریل، پروتئین،که عملکرد عملکرد پشتیبانی با آن مرتبط است: ماتریس همچنین حاوی محصولات اولیه رونویسی اطلاعات ژنتیکی - RNA هترونهسته ای (hnRNA) است که در اینجا پردازش می شوند و به mRNA تبدیل می شوند.

هسته- جزء اجباری هسته، در هسته های بین فاز یافت می شود و اجسام کوچک و کروی شکل هستند. هسته ها متراکم تر از هسته هستند. در هسته، سنتز rRNA، انواع دیگر RNA و تشکیل زیر واحدها صورت می گیرد. ریبوزوم. ظهور هسته‌ها با مناطق خاصی از کروموزوم‌ها به نام سازمان‌دهنده هسته‌ای همراه است. تعداد هسته ها با تعداد سازمان دهنده های هسته ای تعیین می شود. آنها حاوی ژن های rRNA هستند. ژن های rRNA نواحی خاصی (بسته به نوع حیوان) از یک یا چند کروموزوم (در انسان، 13-15 و 21-22 جفت) را اشغال می کنند - سازمان دهنده های هسته ای، که در آن هسته ها تشکیل می شوند. چنین مناطقی در کروموزوم های متافاز شبیه به انقباض هستند و نامیده می شوند انقباضات ثانویه. با استفاده از میکروسکوپ الکترونی، اجزای رشته ای و دانه ای در هسته آشکار می شوند. جزء رشته ای (فیبریلار) با کمپلکس هایی از پروتئین و مولکول های پیش ساز RNA غول پیکر نشان داده می شود که سپس مولکول های کوچکتر rRNA بالغ از آنها تشکیل می شود. در فرآیند بلوغ، فیبریل ها به دانه های ریبونوکلئوپروتئین (گرانول) تبدیل می شوند که نشان دهنده جزء دانه ای است.

ساختار کروماتین به شکل توده،پراکنده در نوکلئوپلاسم شکل اینترفاز وجود است کروموزوم هاسلول ها.

ریبوزوم - این یک ذره ریبونوکلئوپروتئین گرد با قطر 30-20 نانومتر است. ریبوزوم ها اندامک های سلولی غیر غشایی هستند. ریبوزوم ها باقی مانده های اسید آمینه را به زنجیره های پلی پپتیدی (سنتز پروتئین) ترکیب می کنند. ریبوزوم ها بسیار کوچک و متعدد هستند.

از زیر واحدهای کوچک و بزرگ تشکیل شده است که ترکیب آنها در حضور RNA پیام رسان (پیام رسان) (mRNA) رخ می دهد. زیر واحد کوچک شامل مولکول های پروتئین و یک مولکول RNA ریبوزومی (rRNA) است، در حالی که زیرواحد دوم حاوی پروتئین و سه مولکول rRNA است. پروتئین و rRNA جرمی به مقدار مساوی در تشکیل ریبوزوم ها شرکت می کنند. rRNA در هسته سنتز می شود.

یک مولکول mRNA معمولا چندین ریبوزوم را مانند رشته ای از مهره ها ترکیب می کند. چنین ساختاری نامیده می شود پلی زومیپلی زوم ها آزادانه در ماده زمین سیتوپلاسم قرار دارند یا به غشاهای شبکه سیتوپلاسمی خشن متصل می شوند. در هر دو مورد، آنها به عنوان مکانی برای سنتز پروتئین فعال عمل می کنند. مقایسه نسبت تعداد پلی‌زوم‌های آزاد و متصل به غشاء در سلول‌های تمایز نیافته و تومور جنینی از یک سو و در سلول‌های تخصصی یک ارگانیسم بالغ از سوی دیگر، به این نتیجه رسید که پروتئین‌ها بر روی هیالوپلاسمی تشکیل می‌شوند. پلی‌زوم‌ها برای نیازهای خود (برای مصارف خانگی) این سلول، در حالی که روی پلی‌زوم‌های شبکه دانه‌ای پروتئین‌هایی سنتز می‌شوند که از سلول خارج می‌شوند و برای نیازهای بدن استفاده می‌شوند (مثلا آنزیم‌های گوارشی، شیر مادر. پروتئین ها). ریبوزوم ها می توانند آزادانه در سیتوپلاسم قرار گیرند یا با شبکه آندوپلاسمی مرتبط باشند که بخشی از ER خشن است. پروتئین های تشکیل شده روی ریبوزوم های متصل به غشای ER معمولاً وارد مخازن ER می شوند. پروتئین های سنتز شده بر روی ریبوزوم های آزاد در هیالوپلاسم باقی می مانند. به عنوان مثال، هموگلوبین بر روی ریبوزوم های آزاد در گلبول های قرمز سنتز می شود. ریبوزوم ها همچنین در میتوکندری ها، پلاستیدها و سلول های پروکاریوتی وجود دارند.

قبلی11121314151617181920212223242526بعدی

بیشتر ببینید:

ساختار هسته و ترکیب شیمیایی آن

هسته از کروماتین، هسته، کاریوپلاسم (نوکلئوپلاسم) و پوشش هسته تشکیل شده است.

در سلولی که تقسیم می‌شود، در بیشتر موارد یک هسته وجود دارد، اما سلول‌هایی هستند که دارای دو هسته هستند (20 درصد سلول‌های کبدی دو هسته‌ای هستند) و همچنین چند هسته‌ای (استئوکلاست‌های بافت استخوانی).

Ёسایز - از 3-4 تا 40 میکرون است.

هر نوع سلول با نسبت ثابتی از حجم هسته به حجم سیتوپلاسم مشخص می شود. این نسبت را شاخص هرتوینگ می نامند. بسته به مقدار این شاخص، سلول ها به دو گروه تقسیم می شوند:

1. هسته ای - شاخص هرتوینگ از اهمیت بیشتری برخوردار است.

2. سیتوپلاسمی - شاخص هرتوینگ دارای مقادیر ناچیز است.

Yoform - می تواند کروی، میله ای شکل، لوبیا شکل، حلقوی، قطعه قطعه باشد.

Yolocalization - هسته همیشه در یک مکان خاص در سلول قرار دارد. به عنوان مثال در سلول های استوانه ای معده در وضعیت پایه قرار دارد.

هسته در یک سلول می تواند در دو حالت باشد:

الف) میتوز (در طول تقسیم)؛

ب) اینترفاز (بین تقسیمات).

در یک سلول زنده، هسته اینترفاز مانند یک هسته خالی به نظر می رسد؛ فقط هسته پیدا می شود. ساختارهای هسته به شکل نخ ها، دانه ها را می توان تنها زمانی مشاهده کرد که عوامل مخرب روی سلول تأثیر بگذارند، زمانی که به حالت پارانکروز (یک حالت مرزی بین زندگی و مرگ) می رود. از این حالت، سلول می تواند به زندگی عادی بازگردد یا بمیرد. پس از مرگ سلولی، از نظر مورفولوژیکی، تغییرات زیر در هسته مشخص می شود:

1) کاریوپیکنوز - فشردگی هسته.

2) کاریورکسیس - تجزیه هسته.

3) کاریولیز - انحلال هسته.

توابع: 1) ذخیره و انتقال اطلاعات ژنتیکی،

2) بیوسنتز پروتئین، 3) تشکیل زیر واحدهای ریبوزوم.

کروماتین

کروماتین (از یونانی کروما - رنگ رنگ) ساختار اصلی هسته اینترفاز است که به خوبی با رنگ های اساسی رنگ می شود و الگوی کروماتین هسته را برای هر نوع سلول تعیین می کند.

به دلیل قابلیت رنگ آمیزی خوب با رنگ های مختلف و به ویژه با رنگ های اصلی، این جزء هسته را «کروماتین» نامیدند (Flemming 1880).

کروماتین یک آنالوگ ساختاری کروموزوم ها است و در هسته اینترفاز DNA حامل بدن است.

از نظر مورفولوژیکی، دو نوع کروماتین متمایز می شوند:

1) هتروکروماتین؛

2) یوکروماتین.

هتروکروماتین(هتروکروماتینوم) مربوط به بخش‌هایی از کروموزوم‌هایی است که تا حدی در فاز میانی متراکم شده‌اند و از نظر عملکردی غیرفعال هستند. این کروماتین به خوبی رنگ می‌گیرد و این کروماتین است که در آماده‌سازی‌های بافت‌شناسی دیده می‌شود.

هتروکروماتین به نوبه خود به موارد زیر تقسیم می شود:

1) ساختاری؛ 2) اختیاری

ساختاریهتروکروماتین بخش هایی از کروموزوم ها است که دائماً در حالت متراکم هستند.

اختیاریهتروکروماتین یک هتروکروماتین است که می تواند متراکم شود و به یوکروماتین تبدیل شود.

یوکروماتین- اینها نواحی کروموزومهایی هستند که در فاز میانی متراکم شده اند. این یک کروماتین فعال و از نظر عملکردی فعال است. این کروماتین رنگ آمیزی نمی شود و بر روی آماده سازی بافت شناسی تشخیص داده نمی شود.

در طول میتوز، تمام یوکروماتین حداکثر متراکم شده و بخشی از کروموزوم ها می شود. در این دوره، کروموزوم ها هیچ گونه عملکرد مصنوعی انجام نمی دهند. در این راستا، کروموزوم های سلولی می توانند در دو حالت ساختاری و عملکردی باشند:

1) فعال (کار) ، گاهی اوقات آنها به طور جزئی یا کاملاً متراکم می شوند و با مشارکت آنها در هسته ، فرآیندهای رونویسی و تکرار اتفاق می افتد.

2) غیر فعال (غیر کاری، استراحت متابولیک)، هنگامی که آنها حداکثر متراکم می شوند، عملکرد توزیع و انتقال مواد ژنتیکی را به سلول های دختر انجام می دهند.

گاهی اوقات، در برخی موارد، کل کروموزوم در طول اینترفاز می تواند در حالت متراکم باقی بماند، در حالی که به نظر می رسد مانند هتروکروماتین صاف. به عنوان مثال، یکی از کروموزوم های X سلول های سوماتیک بدن زن در مراحل اولیه جنین زایی (در حین برش) در معرض هتروکروماتیزاسیون قرار می گیرد و عمل نمی کند. این کروماتین کروماتین جنسی یا اجسام بار نامیده می شود.

در سلول های مختلف، کروماتین جنسی ظاهر متفاوتی دارد:

الف) در لکوسیت های نوتروفیل - نوعی چوب طبل.

ب) در سلول های اپیتلیال مخاط - ظاهر یک توده نیمکره ای.

تعیین جنسیت کروماتین برای تعیین جنسیت ژنتیکی و همچنین برای تعیین تعداد کروموزوم های X در کاریوتیپ یک فرد استفاده می شود (برابر تعداد اجسام کروماتین جنسی + 1 است).

مطالعات میکروسکوپی الکترونی نشان داده است که آماده سازی کروماتین اینترفاز ایزوله حاوی فیبرهای کروموزومی ابتدایی با ضخامت 20-25 نانومتر است که از فیبریل هایی با ضخامت 10 نانومتر تشکیل شده است.

از نظر شیمیایی، فیبرهای کروماتین کمپلکس های پیچیده ای از دئوکسی ریبونوکلئوپروتئین ها هستند که عبارتند از:

ب) پروتئین های کروموزومی خاص.

نسبت کمی DNA، پروتئین و RNA 1:1.3:0.2 است. سهم DNA در آماده سازی کروماتین 30-40٪ است. طول مولکول‌های DNA خطی منفرد در محدوده‌های غیرمستقیم متفاوت است و می‌تواند به صدها میکرومتر و حتی سانتی‌متر برسد. طول کل مولکول های DNA در تمام کروموزوم های یک سلول انسانی حدود 170 سانتی متر است که معادل 6x10-12 گرم است.

پروتئین های کروماتین 60 تا 70 درصد جرم خشک آن را تشکیل می دهند و در دو گروه نشان داده می شوند:

الف) پروتئین های هیستون؛

ب) پروتئین های غیر هیستونی.

یو پروتئین های هیستون (هیستون ها) - پروتئین های قلیایی حاوی اسیدهای آمینه اساسی (عمدتاً لیزین، آرژنین) به طور ناهموار در بلوک هایی در طول مولکول DNA قرار گرفته اند. یک بلوک حاوی 8 مولکول هیستون است که نوکلئوزوم را تشکیل می دهند. اندازه نوکلئوزوم حدود 10 نانومتر است. نوکلئوزوم از فشردگی و ابرپیچ شدن DNA تشکیل می شود که منجر به کوتاه شدن طول فیبریل کروموزوم تا حدود 5 برابر می شود.

یو پروتئین های غیر هیستونی 20 درصد از تعداد هیستون ها را تشکیل می دهند و در هسته های بین فاز یک شبکه ساختاری در داخل هسته تشکیل می دهند که به آن ماتریکس پروتئین هسته ای می گویند. این ماتریس چارچوبی را نشان می دهد که مورفولوژی و متابولیسم هسته را تعیین می کند.

ضخامت فیبریل های پری کروماتین 3-5 نانومتر، گرانول ها 45 نانومتر و قطر دانه های اینترکروماتین 21-25 نانومتر است.

هسته

هسته (نوکلئولوس) متراکم ترین ساختار هسته است که به وضوح در یک سلول زنده رنگ نشده قابل مشاهده است و مشتق شده از کروموزوم، یکی از مکان های آن با بالاترین غلظت و سنتز RNA فعال در فاز میانی است، اما یک ساختار یا اندامک مستقل

اندازه - 1-5 میکرون.

فرم کروی است.

هسته ساختاری ناهمگن دارد. در یک میکروسکوپ نوری، سازمان فیبری ریز آن قابل مشاهده است.

میکروسکوپ الکترونی دو جزء اصلی را نشان می دهد:

الف) دانه ای؛ ب) فیبریلار.

جزء دانه ایاینها توسط گرانولهایی با قطر 15-20 نانومتر نشان داده می شوند، اینها زیر واحدهای بالغ ریبوزوم هستند. گاهی اوقات جزء دانه ای ساختارهای رشته ای - نوکلئولونم ها با ضخامت حدود 0.2 میکرومتر را تشکیل می دهد. جزء دانه ای در امتداد حاشیه قرار دارد.

فیبریلارجزء رشته های ریبونوکلئوپروتئینی از پیش سازهای ریبوزوم است که در قسمت مرکزی هسته متمرکز شده اند.

فراساختار هسته ها به فعالیت سنتز RNA بستگی دارد: در سطح بالایی از سنتز، تعداد زیادی گرانول در هسته شناسایی می شود، هنگامی که سنتز متوقف می شود، تعداد گرانول ها کاهش می یابد و هسته ها به رشته های فیبریلی متراکم تبدیل می شوند. طبیعت بازوفیلیک

پاکت هسته ای

پوشش هسته ای (nuclolemma) شامل موارد زیر است:

فیزیک هسته اتم. ترکیب هسته.

غشای هسته ای خارجی (m.nucleis externa)،

2. غشای داخلی (m.nucleis interna) که توسط فضای دور هسته ای یا پوشش هسته ای مخزن (cisterna nucleolemmae) به عرض 60-20 نانومتر از هم جدا شده اند.

ضخامت هر غشا 7-8 نانومتر است. به طور کلی، غشای هسته ای شبیه کیسه دو لایه توخالی است که محتویات هسته را از سیتوپلاسم جدا می کند.

غشای خارجی پوشش هسته ایکه در تماس مستقیم با سیتوپلاسم سلول است، دارای تعدادی ویژگی ساختاری است که به سیستم غشایی مناسب شبکه آندوپلاسمی نسبت داده می شود. این ویژگی ها عبارتند از: وجود پلی ریبوزوم های متعدد روی آن از سمت هیالوپلاسم، و غشای هسته خارجی خود می تواند مستقیماً به غشای شبکه آندوپلاسمی دانه ای عبور کند. سطح غشای هسته ای خارجی در اکثر سلول های حیوانی و گیاهی صاف نیست و به شکل وزیکول ها یا تشکیلات لوله ای طویل رویش هایی با اندازه های مختلف به سمت سیتوپلاسم ایجاد می کند.

غشای هسته ای داخلیمرتبط با مواد کروموزومی هسته. از سمت کاریوپلاسم، به اصطلاح لایه فیبریل، متشکل از فیبریل ها، در مجاورت غشای هسته داخلی قرار دارد، اما مشخصه همه سلول ها نیست.

پوشش هسته ای پیوسته نیست. مشخصه ترین ساختار پوشش هسته ای منافذ هسته ای است. منافذ هسته ای از همجوشی دو غشای هسته ای تشکیل می شوند. در این حالت، سوراخ های گرد شده (پرفوراسیون ها، سوراخ های حلقوی) ایجاد می شود که قطر آنها حدود 80-90 نانومتر است. این سوراخ ها در غشای هسته ای با ساختارهای کروی و فیبریلار پیچیده پر شده اند. ترکیب سوراخ های غشایی و این ساختارها را کمپلکس منفذی (complexus pori) می گویند. مجموعه منافذ از سه ردیف گرانول تشکیل شده است، هشت ردیف در هر ردیف، قطر گرانول ها 25 نانومتر است؛ فرآیندهای فیبریلار از این گرانول ها گسترش می یابد. گرانول ها در مرز سوراخ در پاکت هسته ای قرار دارند: یک ردیف در سمت هسته قرار دارد، دوم - در سمت سیتوپلاسم، سوم در قسمت مرکزی منافذ قرار دارد. فیبریل‌هایی که از گرانول‌های محیطی بیرون می‌آیند، می‌توانند در مرکز همگرا شوند و مانند آن، یک پارتیشن، یک دیافراگم در سراسر منافذ ایجاد کنند (diaphragma pori). اندازه منافذ این سلول معمولاً ثابت است. تعداد منافذ هسته ای به فعالیت متابولیکی سلول ها بستگی دارد: هر چه فرآیندهای مصنوعی در سلول شدیدتر باشد، منافذ در واحد سطح هسته سلول بیشتر می شود.

امکانات:

1. مانع - محتویات هسته را از سیتوپلاسم جدا می کند، حمل و نقل آزاد ماکرومولکول ها را بین هسته و سیتوپلاسم محدود می کند.

2. ایجاد نظم درون هسته ای - تثبیت مواد کروموزومی در لومن سه بعدی هسته.

کاریوپلاسم

کاریوپلاسم قسمت مایع هسته است که ساختارهای هسته ای در آن قرار دارد، آنالوگ هیالوپلاسم در قسمت سیتوپلاسمی سلول است.

تولید مثل سلولی

یکی از مهمترین پدیده های بیولوژیکی که منعکس کننده الگوهای کلی است و شرط ضروری برای وجود سیستم های بیولوژیکی برای مدت زمان کافی طولانی است، بازتولید (بازتولید) ترکیب سلولی آنها است. بر اساس تئوری سلولی، تکثیر سلول ها با تقسیم اصلی انجام می شود. این موقعیت یکی از موارد اصلی در نظریه سلولی است.

هسته (هسته) سلول

توابع اصلی

کروماتین -

کروموزوم ها

که شامل:

- پروتئین های هیستون

- مقادیر کم RNA؛

ماتریس هسته ای

از 3 جزء تشکیل شده است:

گذاشتن پاکت هسته ای

هسته چیست - آیا در زیست شناسی: خواص و عملکردها

شبکه درون هسته ای (اسکلت).

3. هسته "باقی مانده".

متشکل از:

- غشای هسته ای خارجی؛

نوکلئوپلاسم (کاریوپلاسم)- جزء مایع هسته که کروماتین و هسته در آن قرار دارند. حاوی آب و یک عدد

هسته

تاریخ انتشار: 1394/02/13; خواندن: 1053 | نقض حق چاپ صفحه

هسته (هسته) سلول- سیستم تعیین ژنتیکی و تنظیم سنتز پروتئین.

توابع اصلی

● ذخیره و نگهداری اطلاعات ارثی

● اجرای اطلاعات ارثی

هسته شامل کروماتین، هسته، کاریوپلاسم (نوکلئوپلاسم) و یک پوشش هسته ای است که آن را از سیتوپلاسم جدا می کند.

کروماتین -اینها مناطقی از ماده متراکم در هسته هستند که

روشو رنگ های مختلف به خصوص رنگ های پایه را درک می کند.

در سلول های تقسیم نشده کروماتین به صورت توده ها و گرانول ها یافت می شود که شکل بین فازی وجود کروموزوم ها است.

کروموزوم ها- فیبرهای کروماتین، که مجتمع های پیچیده ای از دئوکسی ریبونوکلئوپروتئین ها (DNP) هستند، در ترکیب

که شامل:

- پروتئین های هیستون

- پروتئین های غیر هیستونی - 20٪ را تشکیل می دهند، اینها آنزیم هستند، عملکردهای ساختاری و تنظیمی را انجام می دهند.

- مقادیر کم RNA؛

- مقادیر کم لیپیدها، پلی ساکاریدها، یونهای فلزی.

ماتریس هسته ای- یک سیستم درون هسته ای چارچوب است

معدن، ستون فقرات یکپارچه برای کروماتین، هسته، پوشش هسته ای. این شبکه ساختاری مبنایی است که مورفولوژی و متابولیسم هسته را تعیین می کند.

از 3 جزء تشکیل شده است:

1. لامینا (A، B، C) - لایه فیبریلار محیطی، زیر

گذاشتن پاکت هسته ای

2. شبکه داخل هسته ای (اسکلت).

3. هسته "باقی مانده".

پاکت هسته ای (کاریولما)غشایی است که محتویات هسته را از سیتوپلاسم سلول جدا می کند.

متشکل از:

- غشای هسته ای خارجی؛

- غشای هسته ای داخلی، که بین آن فضای دور هسته ای قرار دارد.

- پوشش هسته ای دو غشایی دارای یک مجتمع منافذ است.

نوکلئوپلاسم (کاریوپلاسم)- جزء مایع هسته که کروماتین و هسته در آن قرار دارند.

هسته. اجزای هسته

حاوی آب و یک عدد

مواد حل شده و معلق در آن: RNA، گلیکوپروتئین ها،

یون ها، آنزیم ها، متابولیت ها.

هسته- متراکم ترین ساختار هسته که توسط نواحی تخصصی تشکیل شده است - حلقه های کروموزوم ها که سازمان دهنده های هسته ای نامیده می شوند.

هسته 3 جزء دارد:

1. جزء فیبریلار رونوشت های اولیه rRNA است.

2. جزء دانه ای تجمعی از پیش

زیر واحدهای ریبوزوم

3. جزء آمورف - مناطق سازمان دهنده هسته ای،

تاریخ انتشار: 1394/02/13; خواندن: 1052 | نقض حق چاپ صفحه

studopedia.org - Studopedia.Org - 2014-2018. (0.001 s) ...

هسته اصلی ترین جزء تنظیم کننده سلول است. ساختار و عملکرد آن.

هسته بخشی ضروری از سلول های یوکاریوتی است. این جزء اصلی تنظیم کننده سلول است. این مسئول ذخیره و انتقال اطلاعات ارثی است، تمام فرآیندهای متابولیک در سلول را کنترل می کند. . یک ارگانوئید نیست، بلکه جزء یک سلول است.

هسته شامل:

1) پوشش هسته ای (غشاء هسته ای) که از طریق منافذ آن تبادل بین هسته سلول و سیتوپلاسم انجام می شود.

2) آب هسته یا کاریوپلاسم، یک توده پلاسمایی نیمه مایع و ضعیف است که تمام هسته های سلول را پر می کند و شامل اجزای باقیمانده هسته است.

3) کروموزوم هایی که فقط با کمک روش های میکروسکوپی خاص در هسته غیر تقسیم قابل مشاهده هستند. مجموعه کروموزوم های یک سلول نامیده می شود آریوتیپکروماتین روی آماده سازی سلول های رنگ آمیزی شده شبکه ای از رشته های نازک (فیبریل ها)، دانه های کوچک یا توده ها است.

4) یک یا چند جسم کروی - هسته، که بخشی تخصصی از هسته سلول هستند و با سنتز اسید ریبونوکلئیک و پروتئین ها مرتبط هستند.

دو حالت هسته:

1. هسته اینترفاز - دارای هسته است. غلاف - کاریولما.

2. هسته در طول تقسیم سلولی. فقط کروماتین در حالت متفاوتی وجود دارد.

هسته شامل دو ناحیه است:

1. مولکول های درونی فیبریلار-پروتئین و pre-RNA

2. بیرونی - دانه ای - زیر واحدهای ریبوزوم را تشکیل می دهند.

پوشش هسته ای از دو غشاء تشکیل شده است که توسط یک فضای دور هسته ای از هم جدا شده اند. هر دوی آنها دارای منافذ متعددی هستند که به لطف آنها تبادل مواد بین هسته و سیتوپلاسم امکان پذیر است.

اجزای اصلی هسته کروموزوم ها هستند که از یک مولکول DNA و پروتئین های مختلف تشکیل شده اند. در یک میکروسکوپ نوری، آنها به وضوح تنها در طول دوره تقسیم سلولی (میتوز، میوز) قابل تشخیص هستند. در یک سلول غیرقابل تقسیم، کروموزوم‌ها شبیه رشته‌های نازک بلندی هستند که در کل حجم هسته توزیع شده‌اند.

وظایف اصلی هسته سلول به شرح زیر است:

1. ذخیره سازی داده ها؛
2. انتقال اطلاعات به سیتوپلاسم با استفاده از رونویسی، به عنوان مثال، سنتز i-RNA حامل اطلاعات.
3. انتقال اطلاعات به سلول های دختر در حین تکثیر - تقسیم سلول ها و هسته ها.
4. فرآیندهای بیوشیمیایی، فیزیولوژیکی و مورفولوژیکی را در سلول تنظیم می کند.

در هسته صورت می گیرد همانند سازی- تکثیر مولکول های DNA، و همچنین رونویسی- سنتز مولکول های RNA روی یک الگوی DNA. در هسته، مولکول های RNA سنتز شده دستخوش تغییراتی می شوند (به عنوان مثال، در طی پیوند دادننواحی ناچیز و بی معنی از مولکول های RNA پیام رسان حذف می شوند)، پس از آن وارد سیتوپلاسم می شوند. . مجموعه ریبوزومهمچنین در هسته، در سازندهای خاصی به نام هسته رخ می دهد. محفظه هسته - کاریوتکا - از انبساط و ادغام مخازن شبکه آندوپلاسمی با یکدیگر تشکیل می شود به گونه ای که هسته به دلیل محفظه های باریک غشای هسته ای که آن را احاطه کرده است دارای دیواره های دوگانه است. حفره پوشش هسته ای نامیده می شود لومنیا فضای دور هسته ای. سطح داخلی پوشش هسته ای زیر لایه هسته قرار دارد لامینا- یک ساختار پروتئینی سفت و سخت که توسط پروتئین های لامین تشکیل شده است، که رشته های DNA کروموزومی به آن متصل است. در برخی نقاط، غشای داخلی و خارجی پوشش هسته با هم ادغام می شوند و به اصطلاح منافذ هسته ای را تشکیل می دهند که از طریق آن تبادل مواد بین هسته و سیتوپلاسم انجام می شود.

12. اندامک های دو غشایی (میتوکندری، پلاستید). ساختار و عملکرد آنها.

میتوکندری - اینها سازه های گرد یا میله ای شکل، اغلب منشعب، 0.5 میکرومتر ضخامت و معمولاً 5-10 میکرومتر طول دارند.

پوسته میتوکندری از دو غشا تشکیل شده است که از نظر ترکیب شیمیایی، مجموعه ای از آنزیم ها و عملکرد متفاوت هستند. غشای داخلیتوده هایی به شکل برگ مانند (cristae) یا لوله ای (توبول) ایجاد می کند. فضای محدود شده توسط غشای داخلی است ماتریس اندامک ها. با استفاده از میکروسکوپ الکترونی دانه هایی با قطر 20-40 نانومتر در آن تشخیص داده می شود. آنها یون های کلسیم و منیزیم و همچنین پلی ساکاریدها مانند گلیکوژن را جمع می کنند.
ماتریکس حاوی دستگاه بیوسنتز پروتئین اندامک خود است. این توسط 2-6 کپی از یک مولکول DNA دایره ای و بدون هیستون (مانند پروکاریوت ها)، ریبوزوم ها، مجموعه ای از RNA حمل و نقل (tRNA)، آنزیم هایی برای تکثیر DNA، رونویسی و ترجمه اطلاعات ارثی نشان داده می شود. عملکرد اصلیمیتوکندری شامل استخراج آنزیمی انرژی از برخی مواد شیمیایی (با اکسیداسیون آنها) و انباشت انرژی به شکل قابل استفاده بیولوژیکی (با سنتز مولکول های آدنوزین تری فسفات -ATP) است. به طور کلی این فرآیند نامیده می شود فسفوریلاسیون اکسیداتیو. از جمله عملکردهای جانبی میتوکندری ها می توان مشارکت در سنتز هورمون های استروئیدی و برخی اسیدهای آمینه (گلوتامین) را نام برد.

پلاستیدها - اینها نیمه مستقل هستند (می توانند به طور نسبتاً مستقل از DNA هسته سلول وجود داشته باشند) اندامک های دو غشایی که مشخصه موجودات یوکاریوتی فتوسنتزی هستند. سه نوع اصلی پلاستید وجود دارد: کلروپلاست ها، کروموپلاست ها و لکوپلاست ها.به مجموع پلاستیدهای یک سلول می گویندپلاستیدوم . هر یک از این انواع تحت شرایط خاصی می توانند یکی به دیگری منتقل شوند. مانند میتوکندری، پلاستیدها حاوی مولکول های DNA خود هستند. بنابراین، آنها همچنین قادر به تولید مثل مستقل از تقسیم سلولی هستند. پلاستیدها فقط در سلول های گیاهی یافت می شوند.

کلروپلاست هاطول کلروپلاست ها از 5 تا 10 میکرون است، قطر آن از 2 تا 4 میکرون است. کلروپلاست ها توسط دو غشاء محصور شده اند. غشای بیرونی صاف است، غشای داخلی ساختار پیچیده ای دارد. کوچکترین چین خوردگی t نامیده می شود ایلاکوئید. گروهی از تیلاکوئیدها که مانند یک پشته سکه روی هم چیده شده اند g نامیده می شود زخم. گرانول ها توسط کانال های مسطح به یکدیگر متصل می شوند - لاملا.غشاهای تیلاکوئید حاوی رنگدانه های فتوسنتزی و آنزیم هایی هستند که سنتز ATP را فراهم می کنند. رنگدانه اصلی فتوسنتزی کلروفیل است که رنگ سبز کلروپلاست ها را تعیین می کند.

فضای داخلی کلروپلاست ها پر شده است استروما. استروما حاوی DNA برهنه دایره ای، ریبوزوم، آنزیم های چرخه کالوین و دانه های نشاسته است. در داخل هر تیلاکوئید یک مخزن پروتون وجود دارد، تجمع H + وجود دارد. کلروپلاست ها مانند میتوکندری قادر به تولید مثل مستقل با تقسیم به دو قسمت هستند. کلروپلاست گیاهان پایین تر نامیده می شود کروماتوفورها

لوکوپلاست ها. غشای بیرونی صاف است، غشای داخلی تیلاکوئیدهای کوچکی را تشکیل می دهد. استروما حاوی DNA "برهنه" دایره ای، ریبوزوم ها، آنزیم هایی برای سنتز و هیدرولیز مواد مغذی ذخیره است. هیچ رنگدانه ای وجود ندارد. به خصوص بسیاری از لوکوپلاست ها دارای سلول های اندام های زیرزمینی گیاه (ریشه ها، غده ها، ریزوم ها و غیره) هستند. .). آمیلوپلاست ها- نشاسته را سنتز و ذخیره کنید , elaioplast- روغن ها پروتئینوپلاست ها- پروتئین ها مواد مختلفی می توانند در یک لکوپلاست جمع شوند.

کروموپلاست هاغشای بیرونی صاف، درونی یا صاف است یا تیلاکوئیدهای منفرد را تشکیل می دهد. استروما حاوی DNA دایره ای و رنگدانه است. - کاروتنوئیدها، به کروموپلاست ها رنگ زرد، قرمز یا نارنجی می دهد. شکل تجمع رنگدانه ها متفاوت است: به صورت کریستال، محلول در قطره های لیپیدی و غیره. کروموپلاست ها آخرین مرحله در توسعه پلاستیدها در نظر گرفته می شوند.

پلاستیدها می توانند متقابلاً به یکدیگر تبدیل شوند: لکوپلاست - کلروپلاست - کروموپلاست.

اندامک های تک غشایی (ER، دستگاه گلژی، لیزوزوم). ساختار و عملکرد آنها.

لوله ایو سیستم واکوئولیاین حفره ها با ارتباط یا مجزای لوله ای یا مسطح (آب انبار) ایجاد می شوند که توسط غشاها محدود شده و در سراسر سیتوپلاسم سلول پخش می شوند. در این سیستم وجود دارد خشنو شبکه سیتوپلاسمی صاف. یکی از ویژگی های ساختار شبکه ناهموار، اتصال پلی زوم ها به غشاهای آن است. به همین دلیل، عملکرد سنتز دسته خاصی از پروتئین ها را انجام می دهد که عمدتاً از سلول خارج می شوند، به عنوان مثال، توسط سلول های غده ترشح می شوند. در ناحیه شبکه ناهموار، تشکیل پروتئین ها و لیپیدهای غشاهای سیتوپلاسمی و همچنین تجمع آنها. مخازن یک شبکه ناهموار که به طور متراکم در یک ساختار لایه ای فشرده شده اند، مکان های فعال ترین سنتز پروتئین هستند و نامیده می شوند. ارگاستوپلاسم

غشاهای شبکه سیتوپلاسمی صاف فاقد پلی زوم هستند. از نظر عملکردی، این شبکه با متابولیسم کربوهیدرات ها، چربی ها و سایر مواد غیر پروتئینی مانند هورمون های استروئیدی (در غدد جنسی، قشر آدرنال) مرتبط است. از طریق لوله ها و مخازن، مواد، به ویژه، مواد ترشح شده توسط سلول غده، از محل سنتز به منطقه بسته بندی به گرانول حرکت می کنند. در مناطقی از سلول های کبدی که دارای ساختارهای شبکه ای صاف هستند، مواد سمی مضر و برخی داروها (باربیتورات ها) از بین می روند و بی ضرر می شوند. در وزیکول ها و لوله های شبکه صاف ماهیچه های مخطط، یون های کلسیم ذخیره می شوند (رسوب می شوند) که نقش مهمی در فرآیند انقباض دارند.

مجموعه گلژیپشته ای از کیسه های غشایی مسطح به نام است مخازن. مخازن کاملاً از یکدیگر جدا شده و به هم متصل نیستند. لوله ها و وزیکول های متعددی از مخازن در امتداد لبه ها منشعب می شوند. واکوئل ها (وزیکول ها) با مواد سنتز شده هر از گاهی از EPS جدا می شوند که به مجتمع گلژی حرکت می کنند و با آن متصل می شوند. مواد سنتز شده در EPS پیچیده تر می شوند و در مجموعه گلژی تجمع می یابند. توابع مجموعه گلژی :1- در مخازن مجتمع گلژی، دگرگونی شیمیایی بیشتر و عارضه موادی که از EPS وارد آن شده اند وجود دارد. به عنوان مثال، موادی تشکیل می شوند که برای تجدید غشای سلولی ضروری هستند (گلیکوپروتئین ها، گلیکولیپیدها)، پلی ساکاریدها

2- در مجموعه گلژی انباشت مواد و "ذخیره" موقت آنها وجود دارد.

3- مواد تشکیل‌شده در وزیکول‌ها (در واکوئل) «بسته‌بندی» می‌شوند و به این شکل در داخل سلول حرکت می‌کنند.

4- در کمپلکس گلژی، لیزوزوم ها ( اندامک های کروی با آنزیم های تجزیه کننده ) تشکیل می شوند.

لیزوزوم هااندامک های کروی کوچکی که دیواره های آن توسط یک غشاء تشکیل شده است. حاوی لیتیکآنزیم های (شکاف). در ابتدا، لیزوزوم‌هایی که از کمپلکس گلژی جدا شده‌اند، حاوی آنزیم‌های غیرفعال هستند. تحت شرایط خاصی، آنزیم های آنها فعال می شود. هنگامی که یک لیزوزوم با یک واکوئل فاگوسیتیک یا پینوسیتیک ترکیب می شود، یک واکوئل گوارشی تشکیل می شود که در آن مواد مختلف به صورت داخل سلولی هضم می شوند.

عملکرد لیزوزوم ها :1- تقسیم مواد جذب شده در نتیجه فاگوسیتوز و پینوسیتوز را انجام دهید. بیوپلیمرها به مونومرهایی تجزیه می شوند که وارد سلول می شوند و برای نیازهای آن استفاده می شوند.

هسته و اجزای ساختاری آن

به عنوان مثال، می توان از آنها برای سنتز مواد آلی جدید استفاده کرد، یا می توان آنها را برای انرژی بیشتر تجزیه کرد.

2- اندامک های قدیمی، آسیب دیده و اضافی را از بین ببرید. شکافتن اندامک ها نیز می تواند در طول گرسنگی سلول رخ دهد.

واکوئل ها- اندامک های کروی تک غشایی که مخازن آب و مواد محلول در آن هستند. واکوئل ها عبارتند از: واکوئل فاگوسیتیک و پینوسیتیک، واکوئل های گوارشی، وزیکول ها از EPS و مجموعه گلژی جدا شده اند. واکوئل های سلولی حیوانی کوچک و متعدد هستند، اما حجم آنها از 5 درصد حجم کل سلول تجاوز نمی کند. کارکرد اصلی آنها - انتقال مواد از طریق سلول، اجرای رابطه بین اندامک ها.

در یک سلول گیاهی، واکوئل ها تا 90 درصد حجم را تشکیل می دهند.

در یک سلول گیاهی بالغ، تنها یک واکوئل وجود دارد، آن یک موقعیت مرکزی را اشغال می کند. غشای واکوئل یک سلول گیاهی تونوپلاست است، محتویات آن شیره سلولی است. عملکرد واکوئل ها در یک سلول گیاهی: حفظ غشای سلولی در تنش، تجمع مواد مختلف از جمله مواد زائد سلول. واکوئل ها آب را برای فتوسنتز تامین می کنند. ممکن است در بربگیرد:

- مواد ذخیره ای که می تواند توسط خود سلول استفاده شود (اسیدهای آلی، اسیدهای آمینه، قندها، پروتئین ها). - موادی که از متابولیسم سلول دفع می شوند و در واکوئل جمع می شوند (فنل ها، تانن ها، آلکالوئیدها و غیره) - فیتوهورمون ها، فیتونسیدها،

- رنگدانه ها (مواد رنگی) که به شیره سلولی رنگ ارغوانی، قرمز، آبی، بنفش و گاهی زرد یا کرم می دهند. این رنگدانه های شیره سلولی است که گلبرگ ها، میوه ها و گیاهان ریشه را رنگ می کند.

14. اندامک های غیر غشایی (ریز لوله ها، مرکز سلولی، ریبوزوم). ساختار و عملکرد آنها.ریبوزوم - اندامک غیر غشایی سلول که سنتز پروتئین را انجام می دهد. از دو زیر واحد تشکیل شده است - کوچک و بزرگ. ریبوزوم شامل 3-4 مولکول rRNA است که چارچوب آن را تشکیل می دهند و چندین ده مولکول از پروتئین های مختلف. ریبوزوم ها در هسته سنتز می شوند. در یک سلول، ریبوزوم ها می توانند در سطح ER دانه ای یا در هیالوپلاسم سلول به شکل پلی زوم قرار گیرند. پلی زوم -این مجموعه ای از i-RNA و چندین ریبوزوم است که اطلاعات را از آن می خوانند. عملکرد ریبوزوم- بیوسنتز پروتئین اگر ریبوزوم ها روی ER قرار داشته باشند، پروتئین های سنتز شده توسط آنها برای نیازهای کل ارگانیسم استفاده می شود، ریبوزوم های هیالوپلاسمی پروتئین ها را برای نیازهای خود سلول سنتز می کنند. ریبوزوم های سلول های پروکاریوتی کوچکتر از یوکاریوت ها هستند. همان ریبوزوم های کوچک در میتوکندری ها و پلاستیدها یافت می شوند.

میکروتوبول ها - ساختارهای استوانه ای توخالی سلول، متشکل از پروتئین غیر قابل کاهش توبولین. میکروتوبول ها قادر به انقباض نیستند. دیواره های میکروتوبول توسط 13 رشته توبولین پروتئینی تشکیل شده است. میکروتوبول ها در ضخامت هیالوپلاسم سلول ها قرار دارند.

گل مژه و تاژک - اندامک های حرکتی عملکرد اصلی - حرکت سلول ها یا حرکت در امتداد سلول های مایع یا ذرات اطراف آنها. در یک ارگانیسم چند سلولی، مژک ها مشخصه اپیتلیوم دستگاه تنفسی، لوله های فالوپ و تاژک ها مشخصه اسپرم هستند. تاژک ها و تاژک ها فقط از نظر اندازه متفاوت هستند - تاژک ها بلندتر هستند. آنها بر اساس میکروتوبول هایی هستند که در یک سیستم 9(2) + 2 چیده شده اند. به این معنی که 9 میکروتوبول دوتایی (دوبل) یک دیواره سیلندر را تشکیل می دهند که در مرکز آن 2 میکروتوبول منفرد وجود دارد. مژک ها و تاژک ها توسط اجسام پایه پشتیبانی می شوند. بدن قاعده ای شکل استوانه ای دارد که توسط 9 ریز لوله (سه گانه) تشکیل شده است؛ هیچ ریز لوله ای در مرکز بدن قاعده ای وجود ندارد.

cl همرکز دقیق — مرکز میتوزی، ساختاری دائمی در تقریباً تمام سلول‌های حیوانی و برخی گیاهان، قطب‌های یک سلول تقسیم‌کننده را تعیین می‌کند (به میتوز مراجعه کنید). . مرکز سلول معمولاً از دو سانتریول تشکیل شده است - دانه های متراکم 0.2-0.8 در اندازه. میکرون،در زوایای قائم نسبت به یکدیگر قرار دارند. در طول تشکیل دستگاه میتوزی، سانتریول ها به سمت قطب های سلول واگرا می شوند و جهت دوک تقسیم سلولی را تعیین می کنند. بنابراین صحیح تر است به K. c. زنگ زدن مرکز میتوز، که با این امر اهمیت عملکردی آن را منعکس می کند ، به خصوص که فقط در برخی سلول ها K. c. واقع در مرکز آن در روند رشد ارگانیسم، آنها با موقعیت K. c تغییر می کنند. در سلول ها، شکل آن نیز همینطور است. هنگامی که یک سلول تقسیم می شود، هر یک از سلول های دختر یک جفت سانتریول دریافت می کند. روند تکثیر آنها بیشتر در پایان تقسیم سلولی قبلی اتفاق می افتد. ظهور تعدادی از اشکال پاتولوژیک تقسیم سلولی با تقسیم غیر طبیعی به ج.