Jakie cząstki tworzą jądro atomu. Budowa atomu: jądro, neutron, proton, elektron

Jak już wspomniano, atom składa się z trzech rodzajów cząstek elementarnych: protonów, neutronów i elektronów. Jądro atomowe to centralna część atomu, składająca się z protonów i neutronów. Protony i neutrony mają wspólną nazwę nukleon, w jądrze mogą zamieniać się w siebie. Jądro najprostszego atomu, atomu wodoru, składa się z jednej cząstki elementarnej, protonu.

Średnica jądra atomu wynosi około 10 -13 - 10 -12 cm i jest równa 0,0001 średnicy atomu. Jednak prawie cała masa atomu (99,95 - 99,98%) jest skoncentrowana w jądrze. Gdyby udało się uzyskać 1 cm 3 czystej materii jądrowej, jej masa wynosiłaby 100 - 200 milionów ton. Masa jądra atomu jest kilka tysięcy razy większa niż masa wszystkich elektronów tworzących atom.

Proton- cząstka elementarna, jądro atomu wodoru. Masa protonu wynosi 1,6721x10 -27 kg, czyli jest 1836 razy większa od masy elektronu. Ładunek elektryczny jest dodatni i równy 1,66x10 -19 C. Kulomb - jednostka ładunku elektrycznego, równa ilości energii elektrycznej przechodzącej przez przekrój poprzeczny przewodnika w czasie 1 s przy stałym natężeniu prądu 1 A (amper).

Każdy atom dowolnego pierwiastka zawiera pewną liczbę protonów w jądrze. Liczba ta jest stała dla danego pierwiastka i określa jego właściwości fizyczne i chemiczne. Oznacza to, że liczba protonów zależy od tego, z jakim pierwiastkiem chemicznym mamy do czynienia. Na przykład, jeśli jeden proton w jądrze to wodór, jeśli 26 protonów to żelazo. Liczba protonów w jądrze atomowym określa ładunek jądra (liczba ładunków Z) i numer seryjny pierwiastka w układzie okresowym pierwiastków D.I. Mendelejew (liczba atomowa pierwiastka).

Hneutron- elektrycznie obojętna cząstka o masie 1,6749 x10 -27 kg, czyli 1839 razy większej od masy elektronu. Neuron w stanie swobodnym jest cząstką niestabilną, samoczynnie zamienia się w proton z emisją elektronu i antyneutrina. Okres półtrwania neutronów (czas, w którym rozpada się połowa pierwotnej liczby neutronów) wynosi około 12 minut. Jednak w stanie związanym wewnątrz stabilnych jąder atomowych jest stabilny. Całkowita liczba nukleonów (protonów i neutronów) w jądrze nazywana jest liczbą masową (masa atomowa - A). Liczba neutronów tworzących jądro jest równa różnicy między liczbą masy i ładunku: N = A - Z.

Elektron- cząstka elementarna, nośnik o najmniejszej masie - 0,91095x10 -27 g i najmniejszym ładunku elektrycznym - 1,6021x10 -19 C. Jest to ujemnie naładowana cząsteczka. Liczba elektronów w atomie jest równa liczbie protonów w jądrze, tj. atom jest elektrycznie obojętny.

pozyton– cząstka elementarna o dodatnim ładunku elektrycznym, antycząstka względem elektronu. Masy elektronu i pozytonu są równe, a ładunki elektryczne są równe co do wartości bezwzględnej, ale przeciwne co do znaku.

Różne rodzaje jąder nazywane są nuklidami. Nuklid to rodzaj atomu o określonej liczbie protonów i neutronów. W naturze występują atomy tego samego pierwiastka o różnych masach atomowych (liczbach masowych): 17 35 Cl, 17 37 Cl itd. Jądra tych atomów zawierają taką samą liczbę protonów, ale różną liczbę neutronów. Nazywa się odmiany atomów tego samego pierwiastka, które mają ten sam ładunek jądrowy, ale różne liczby masowe izotopy . Mając taką samą liczbę protonów, ale różniących się liczbą neutronów, izotopy mają taką samą budowę powłok elektronowych, tj. bardzo podobne właściwości chemiczne i zajmują to samo miejsce w układzie okresowym pierwiastków chemicznych.

Izotopy są oznaczane symbolem odpowiedniego pierwiastka chemicznego z indeksem A umieszczonym w lewym górnym rogu - liczba masowa, czasami liczba protonów (Z) jest również podana w lewym dolnym rogu. Na przykład radioaktywne izotopy fosforu to odpowiednio 32 P, 33 P lub 15 32 P i 15 33 P. Przy oznaczaniu izotopu bez wskazania symbolu pierwiastka liczbę masową podaje się po oznaczeniu pierwiastka, na przykład fosfor - 32, fosfor - 33.

Większość pierwiastków chemicznych ma kilka izotopów. Oprócz izotopu wodoru 1H-prot, znany jest ciężki wodór 2H-deuter i superciężki wodór 3H-tryt. Uran ma 11 izotopów, w związkach naturalnych są ich trzy (uran 238, uran 235, uran 233). Mają odpowiednio 92 protony i 146,143 i 141 neutronów.

Obecnie znanych jest ponad 1900 izotopów 108 pierwiastków chemicznych. Spośród nich naturalne izotopy obejmują wszystkie stabilne (jest ich około 280) i naturalne izotopy, które należą do rodzin radioaktywnych (jest ich 46). Reszta jest sztuczna, otrzymywana sztucznie w wyniku różnych reakcji jądrowych.

Termin „izotopy” powinien być używany wyłącznie w odniesieniu do atomów tego samego pierwiastka, na przykład izotopów węgla 12 C i 14 C. Jeśli chodzi o atomy różnych pierwiastków chemicznych, zaleca się stosowanie terminu „nuklidy”, np. na przykład radionuklidy 90 Sr, 131 J, 137 Cs.

.
W niektórych rzadkich przypadkach mogą powstać krótkotrwałe egzotyczne atomy, w których inne cząstki służą jako jądro zamiast nukleonu.

Liczba protonów w jądrze nazywana jest liczbą ładunków Z (\ displaystyle Z)- ta liczba jest równa liczbie porządkowej pierwiastka, do którego należy atom, w Tabeli (Układ okresowy pierwiastków) Mendelejewa. Liczba protonów w jądrze określa strukturę powłoki elektronowej neutralnego atomu, a tym samym właściwości chemiczne odpowiedniego pierwiastka. Liczba neutronów w jądrze nazywa się jego liczba izotopowa N (\ displaystyle N). Jądra o tej samej liczbie protonów i różnej liczbie neutronów nazywane są izotopami. Jądra o tej samej liczbie neutronów, ale różnej liczbie protonów nazywane są izotonami. Terminy izotop i izoton są również używane w odniesieniu do atomów zawierających wskazane jądra, a także do scharakteryzowania niechemicznych odmian jednego pierwiastka chemicznego. Całkowita liczba nukleonów w jądrze nazywana jest jego liczbą masową ZA (\ Displaystyle A) (ZA = N + Z (\ Displaystyle A = N + Z)) i jest w przybliżeniu równa średniej masie atomu wskazanej w układzie okresowym. Nuklidy o tej samej liczbie masowej, ale różnym składzie protonowo-neutronowym nazywane są izobarami.

Jak każdy układ kwantowy, jądra mogą znajdować się w metastabilnym stanie wzbudzonym, aw niektórych przypadkach czas życia takiego stanu liczony jest w latach. Takie stany wzbudzone jąder nazywane są izomerami jądrowymi.

Encyklopedyczny YouTube

1 / 5

✪ Struktura jądra atomowego. siły nuklearne

✪ Siły jądrowe Energia wiązania cząstek w jądrze Rozszczepienie jąder uranu Reakcja łańcuchowa

✪ Reakcje jądrowe

✪ Fizyka jądrowa - Budowa jądra atomu v1

✪ JAK DZIAŁA BOMBA ATOMOWA „FAT”.

Napisy na filmie obcojęzycznym

Fabuła

Rozpraszanie naładowanych cząstek można wyjaśnić zakładając, że atom składa się z centralnego ładunku elektrycznego skoncentrowanego w punkcie i otoczonego jednorodnym kulistym rozkładem przeciwnej elektryczności o równej wielkości. Przy takiej budowie atomu cząstki α i β, gdy przechodzą w bliskiej odległości od centrum atomu, doznają dużych odchyleń, chociaż prawdopodobieństwo takiego odchylenia jest niewielkie.

W ten sposób Rutherford odkrył jądro atomowe, od tego momentu rozpoczęła się fizyka jądrowa, badająca strukturę i właściwości jąder atomowych.

Po odkryciu stabilnych izotopów pierwiastków, jądrze najlżejszego atomu przypisano rolę cząstki strukturalnej wszystkich jąder. Od 1920 r. jądro atomu wodoru ma oficjalną nazwę - proton. W 1921 roku Lisa Meitner zaproponowała pierwszy protonowo-elektronowy model budowy jądra atomowego, według którego składa się ono z protonów, elektronów i cząstek alfa: 96 . Jednak w 1929 roku nastąpiła „azotowa katastrofa” - W. Heitler i G. Herzberg ustalili, że jądro atomu azotu podlega statystyce Bosego - Einsteina, a nie Fermi - Diraca, jak przewiduje model protonowo-elektronowy: 374 . Tym samym model ten wszedł w konflikt z eksperymentalnymi wynikami pomiarów spinów i momentów magnetycznych jąder. W 1932 roku James Chadwick odkrył nową elektrycznie obojętną cząstkę zwaną neutronem. W tym samym roku Iwanienko i niezależnie od siebie Heisenberg wysunęli hipotezę dotyczącą protonowo-neutronowej struktury jądra. Później, wraz z rozwojem fizyki jądrowej i jej zastosowań, hipoteza ta została w pełni potwierdzona.

Teorie budowy jądra atomowego

W procesie rozwoju fizyki wysunięto różne hipotezy dotyczące budowy jądra atomowego; jednak każdy z nich jest w stanie opisać tylko ograniczony zestaw właściwości jądrowych. Niektóre modele mogą się wzajemnie wykluczać.

Najbardziej znane są następujące:

Jądro modelu kropelkowego - zaproponowane w 1936 roku przez Nielsa Bohra.
Jądro modelowe powłoki - zaproponowane w latach 30. XX wieku.
Uogólniony model Bohra-Mottelsona
Model jądra klastra
Model asocjacji nukleonów
Nadciekły model rdzenia
Model statystyczny jądra

Fizyka nuklearna

Ładunki jąder atomowych zostały po raz pierwszy określone przez Henry'ego Moseleya w 1913 roku. Naukowiec zinterpretował swoje obserwacje eksperymentalne na podstawie zależności długości fali promieniowania rentgenowskiego od pewnej stałej Z (\ displaystyle Z), zmieniając o jeden od pierwiastka do pierwiastka i równy jeden dla wodoru:

1 / λ = za Z - b (\ Displaystyle (\ sqrt (1/\ lambda)) = aZ-b), gdzie

ZA (\ displaystyle a) oraz b (\ displaystyle b)- stały.

Z czego Moseley wywnioskował, że znaleziona w jego eksperymentach stała atomowa, która określa długość fali charakterystycznego promieniowania rentgenowskiego i pokrywa się z numerem seryjnym pierwiastka, może być tylko ładunkiem jądra atomowego, który stał się znany jako prawo Moseley .

Waga

Ze względu na różnicę w liczbie neutronów A - Z (\ displaystyle AZ) izotopy pierwiastka mają różne masy M (A, Z) (\ Displaystyle M (A, Z)), co jest ważną cechą jądra. W fizyce jądrowej masa jąder jest zwykle mierzona w masie jednostek atomowych ( a. jeść.), dla jednego a. e. m. weź 1/12 masy nuklidu 12 C. Należy zauważyć, że standardowa masa, którą zwykle podaje się nuklidowi, jest masą neutralnego atomu. Aby określić masę jądra, należy od masy atomu odjąć sumę mas wszystkich elektronów (dokładniejszą wartość uzyskamy, jeśli uwzględnimy również energię wiązania elektronów z jądrem) .

Ponadto w fizyce jądrowej często używa się masy równoważnej energii. Zgodnie z relacją Einsteina każda wartość masy M (\ displaystyle M) odpowiada całkowitej energii:

mi = M do 2 (\ Displaystyle E = Mc ^ (2)), gdzie do (\ displaystyle c) to prędkość światła w próżni.

Stosunek między a. e.m i jego równoważnik energetyczny w dżulach:

mi 1 = 1 , 660539 ⋅ 10 - 27 ⋅ (2 , 997925 ⋅ 10 8) 2 = 1 , 492418 ⋅ 10 - 10 { \ Displaystyle E_ (1) = 1,660539 \ cdot 10 ^ (-27) \ cdot ( 2,997925 \ cdot 10^(8))^(2)=1,492418\cdot 10^(-10)), mi 1 = 931 , 494 (\ Displaystyle E_ (1) = 931 494).

Promień

Analiza rozpadu ciężkich jąder udoskonaliła oszacowanie Rutherforda i powiązała promień jądra z liczbą masową za pomocą prostej zależności:

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

gdzie jest stałą.

Ponieważ promień jądra nie jest cechą czysto geometryczną i jest związany przede wszystkim z promieniem działania sił jądrowych, wartość r 0 (\ Displaystyle r_ (0)) zależy od procesu, w analizie którego uzyskuje się wartość R (\ displaystyle R), Średnia wartość r 0 = 1 , 23 ⋅ 10 - 15 (\ Displaystyle r_ (0) = 1,23 \ cdot 10 ^ (-15)) m, stąd promień rdzenia w metrach:

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

Momenty jądra

Podobnie jak nukleony, które ją tworzą, jądro ma swoje własne momenty.

Obracać

Ponieważ nukleony mają swój własny moment mechaniczny, czyli spin, równy 1/2 (\ Displaystyle 1/2), to jądra muszą mieć również momenty mechaniczne. Ponadto nukleony uczestniczą w jądrze w ruchu orbitalnym, który również charakteryzuje się pewnym momentem pędu każdego nukleonu. Momenty orbitalne przyjmują tylko wartości całkowite ℏ (\ Displaystyle \ hbar)(stała Diraca). Wszystkie momenty mechaniczne nukleonów, zarówno spinowe, jak i orbitalne, sumują się algebraicznie i składają się na spin jądra.

Pomimo faktu, że liczba nukleonów w jądrze może być bardzo duża, spiny jąder są zwykle małe i wynoszą nie więcej niż kilka ℏ (\ Displaystyle \ hbar), co tłumaczy się osobliwością interakcji nukleonów o tej samej nazwie. Wszystkie sparowane protony i neutrony oddziałują tylko w taki sposób, że ich spiny znoszą się nawzajem, to znaczy pary zawsze oddziałują z antyrównoległymi spinami. Całkowity pęd orbitalny pary jest zawsze równy zeru. W rezultacie jądra składające się z parzystej liczby protonów i parzystej liczby neutronów nie mają mechanicznego pędu. Spiny niezerowe istnieją tylko dla jąder, które mają w swoim składzie niesparowane nukleony, spin takiego nukleonu jest dodawany do jego własnego pędu orbitalnego i ma pewną wartość półliczbową: 1/2, 3/2, 5/2. Jądra o nieparzystym i nieparzystym składzie mają spiny całkowite: 1, 2, 3 itd. .

Moment magnetyczny

Pomiary spinów stały się możliwe dzięki obecności momentów magnetycznych bezpośrednio z nimi związanych. Są one mierzone w magnetonach i dla różnych jąder wynoszą od -2 do +5 magnetonów jądrowych. Ze względu na stosunkowo dużą masę nukleonów momenty magnetyczne jąder są bardzo małe w porównaniu z momentami elektronów, więc ich pomiar jest znacznie trudniejszy. Podobnie jak spiny, momenty magnetyczne mierzy się metodami spektroskopowymi, z których najdokładniejszą jest metoda jądrowego rezonansu magnetycznego.

Moment magnetyczny par parzystych, podobnie jak spin, jest równy zeru. Momenty magnetyczne jąder z niesparowanymi nukleonami są tworzone przez wewnętrzne momenty tych nukleonów i moment związany z ruchem orbitalnym niesparowanego protonu.

Elektryczny moment kwadrupolowy

Jądra atomowe o spinie większym lub równym jedności mają niezerowe momenty kwadrupolowe, co wskazuje, że nie są one dokładnie kuliste. Moment kwadrupolowy ma znak plus, jeśli jądro jest rozciągnięte wzdłuż osi obrotu (ciało wrzecionowate), a znak minus, jeśli jądro jest rozciągnięte w płaszczyźnie prostopadłej do osi obrotu (ciało soczewkowate). Znane są jądra z dodatnimi i ujemnymi momentami kwadrupolowymi. Brak symetrii sferycznej w polu elektrycznym tworzonym przez jądro o niezerowym momencie kwadrupolowym prowadzi do powstawania dodatkowych poziomów energetycznych elektronów atomowych i pojawiania się linii struktury nadsubtelnej w widmach atomów, których odległości zależą od kwadrupola za chwilę.

Energia więzi

Stabilność rdzenia

Z faktu, że średnia energia wiązania maleje dla nuklidów o liczbie masowej większej lub mniejszej niż 50–60, wynika, że dla jąder o małych ZA (\ Displaystyle A) proces syntezy jest energetycznie korzystny - fuzja termojądrowa, prowadząca do wzrostu liczby masowej, a dla jąder o dużych ZA (\ Displaystyle A)- proces podziału. Obecnie oba te procesy prowadzące do wyzwolenia energii są realizowane, przy czym ten drugi jest podstawą współczesnej energetyki jądrowej, a ten pierwszy jest w fazie rozwoju.

Szczegółowe badania wykazały, że stabilność jąder zależy również znacząco od parametru N / Z (\ Displaystyle N / Z)- stosunek liczby neutronów i protonów. Średnia dla najbardziej stabilnych jąder N / Z ≈ 1 + 0,015A 2/3 (\ Displaystyle N / Z \ około 1 + 0,015 A ^ (2/3)), dlatego jądra lekkich nuklidów są najbardziej stabilne w N ≈ Z (\ Displaystyle N \ około Z), a wraz ze wzrostem liczby masowej odpychanie elektrostatyczne między protonami staje się coraz bardziej zauważalne, a obszar stabilności przesuwa się w kierunku N > Z (\ displaystyle N> Z)(patrz rysunek objaśniający).

Jeśli weźmiemy pod uwagę tabelę stabilnych nuklidów występujących w przyrodzie, możemy zwrócić uwagę na ich rozkład według wartości parzystych i nieparzystych. Z (\ displaystyle Z) oraz N (\ displaystyle N). Wszystkie jądra o nieparzystych wartościach tych wielkości są jądrami lekkich nuklidów 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)}). Wśród izobar o nieparzystym A z reguły tylko jedna jest stabilna. W przypadku nawet ZA (\ Displaystyle A) często występują dwie, trzy lub więcej izobar stabilnych, dlatego najbardziej stabilne są parzyste, najmniej nieparzyste. Zjawisko to wskazuje, że zarówno neutrony, jak i protony mają tendencję do skupiania się w pary o antyrównoległych spinach, co prowadzi do naruszenia gładkości powyższej zależności energii wiązania ZA (\ Displaystyle A) .

Zatem parzystość liczby protonów lub neutronów tworzy pewien margines stabilności, co prowadzi do możliwości istnienia kilku stabilnych nuklidów, różniących się odpowiednio liczbą neutronów dla izotopów i liczbą protonów dla izotonów. Również parzystość liczby neutronów w składzie ciężkich jąder decyduje o ich zdolności do rozszczepienia pod wpływem neutronów.

siły nuklearne

Siły jądrowe to siły, które utrzymują nukleony w jądrze, które są dużymi siłami przyciągania, które działają tylko na małe odległości. Mają właściwości nasycenia, w związku z czym siłom jądrowym przypisywany jest charakter wymienny (za pomocą pi-mezonów). Siły jądrowe są zależne od spinu, niezależne od ładunku elektrycznego i nie są siłami centralnymi.

Poziomy jądra

W przeciwieństwie do cząstek swobodnych, których energia może przyjąć dowolną wartość (tzw. widmo ciągłe), cząstki związane (czyli takie, których energia kinetyczna jest mniejsza od bezwzględnej wartości potencjału), zgodnie z mechaniką kwantową, mogą znajdować się w stanach o określonych dyskretnych wartościach energii, tzw. widmie dyskretnym. Ponieważ jądro jest układem związanych nukleonów, ma dyskretne widmo energii. Zwykle znajduje się w najniższym stanie energetycznym, tzw Główny. Jeśli energia zostanie przeniesiona do jądra, zamieni się w stan podniecenia.

Położenie poziomów energetycznych jądra w pierwszym przybliżeniu:

re = za mi - b mi ∗ (\ Displaystyle D = ae ^ (- b (\ sqrt (E ^ (*))))), gdzie:

re (\ Displaystyle D)- średnia odległość między poziomami,

mi ∗ (\ displaystyle E ^ (*)) jest energią wzbudzenia jądra,

ZA (\ displaystyle a) oraz b (\ displaystyle b)- współczynniki stałe dla danego jądra:

ZA (\ displaystyle a)- średnia odległość między pierwszymi wzbudzonymi poziomami (ok. 1 MeV dla jąder lekkich, 0,1 MeV dla jąder ciężkich)

Na długo przed pojawieniem się wiarygodnych danych na temat wewnętrznej struktury wszystkich rzeczy greccy myśliciele wyobrażali sobie materię w postaci najmniejszych ognistych cząstek, które były w ciągłym ruchu. Prawdopodobnie ta wizja światowego porządku rzeczy została wyprowadzona z czysto logicznych wniosków. Pomimo pewnej naiwności i absolutnego braku dowodów na to stwierdzenie, okazało się to prawdą. Chociaż naukowcy byli w stanie potwierdzić śmiałe przypuszczenie dopiero dwadzieścia trzy wieki później.

Struktura atomów

Pod koniec XIX wieku badano właściwości rurki wyładowczej, przez którą przepuszczano prąd. Obserwacje wykazały, że emitowane są dwa strumienie cząstek:

Ujemne cząstki promieni katodowych nazwano elektronami. Następnie w wielu procesach znaleziono cząstki o takim samym stosunku ładunku do masy. Elektrony wydawały się uniwersalnymi składnikami różnych atomów, dość łatwo rozdzielanymi przez bombardowanie jonami i atomami.

Cząstki niosące ładunek dodatni były reprezentowane przez fragmenty atomów po utracie jednego lub więcej elektronów. W rzeczywistości promienie dodatnie były grupami atomów pozbawionych cząstek ujemnych, a zatem posiadających ładunek dodatni.

modelu Thompsona

Na podstawie eksperymentów stwierdzono, że cząstki dodatnie i ujemne reprezentują istotę atomu, są jego składnikami. Angielski naukowiec J. Thomson zaproponował swoją teorię. Jego zdaniem budowa atomu i jądro atomowe było rodzajem masy, w której ładunki ujemne zostały ściśnięte w dodatnio naładowaną kulkę, jak rodzynki w babeczce. Kompensacja ładunku sprawiła, że ciasto stało się elektrycznie obojętne.

modelu Rutherforda

Młody amerykański naukowiec Rutherford, analizując ślady pozostawione po cząstkach alfa, doszedł do wniosku, że model Thompsona jest niedoskonały. Niektóre cząstki alfa były odchylane o małe kąty - 5-10 o . W rzadkich przypadkach cząstki alfa odchylane były pod dużymi kątami 60-80 o , aw wyjątkowych przypadkach kąty były bardzo duże - 120-150 o . Model atomu Thompsona nie mógł wyjaśnić takiej różnicy.

Rutherford proponuje nowy model wyjaśniający budowę atomu i jądra atomowego. Fizyka procesów mówi, że atom musi być w 99% pusty, z maleńkim jądrem i krążącymi wokół niego elektronami, które poruszają się po orbitach.

Wyjaśnia odchylenia podczas zderzeń faktem, że cząsteczki atomu mają własne ładunki elektryczne. Pod wpływem bombardowania naładowanych cząstek pierwiastki atomowe zachowują się jak zwykłe naładowane ciała w makrokosmosie: cząstki o tych samych ładunkach odpychają się, a o przeciwnych ładunkach przyciągają.

Stan atomów

Na początku ubiegłego wieku, kiedy uruchomiono pierwsze akceleratory cząstek, wszystkie teorie wyjaśniające budowę jądra atomowego i samego atomu czekały na eksperymentalną weryfikację. Do tego czasu interakcje promieni alfa i beta z atomami były już dokładnie zbadane. Do 1917 roku uważano, że atomy są albo stabilne, albo radioaktywne. Nie można rozszczepić stabilnych atomów, nie można kontrolować rozpadu jąder promieniotwórczych. Ale Rutherfordowi udało się obalić tę opinię.

Pierwszy proton

W 1911 r. E. Rutherford wysunął pogląd, że wszystkie jądra składają się z tych samych pierwiastków, których podstawą jest atom wodoru. Pomysł ten zrodził się z ważnego wniosku z wcześniejszych badań budowy materii: masy wszystkich pierwiastków chemicznych dzielą się bez śladu przez masę wodoru. Nowe założenie otworzyło niespotykane dotąd możliwości, pozwalając spojrzeć na budowę jądra atomowego w nowy sposób. Reakcje jądrowe musiały potwierdzić lub obalić nową hipotezę.

Eksperymenty przeprowadzono w 1919 roku z atomami azotu. Bombardując je cząsteczkami alfa, Rutherford osiągnął niesamowity wynik.

Atom N pochłonął cząstkę alfa, a następnie zamienił się w atom tlenu O 17 i wyemitował jądro wodoru. Była to pierwsza sztuczna transformacja atomu jednego pierwiastka w drugi. Takie doświadczenie dawało nadzieję, że budowa jądra atomowego, fizyka zachodzących procesów umożliwia przeprowadzanie innych przemian jądrowych.

Naukowiec wykorzystał w swoich eksperymentach metodę scyntylacyjną - błyski. Z częstotliwości rozbłysków wyciągnął wnioski o składzie i budowie jądra atomowego, o właściwościach narodzonych cząstek, o ich masie atomowej i numerze seryjnym. Nieznana cząstka została nazwana przez Rutherforda protonem. Miał wszystkie cechy atomu wodoru pozbawionego pojedynczego elektronu - pojedynczy ładunek dodatni i odpowiadającą mu masę. W ten sposób udowodniono, że proton i jądro wodoru są tymi samymi cząstkami.

W 1930 roku, kiedy zbudowano i uruchomiono pierwsze duże akceleratory, przetestowano i udowodniono model atomu Rutherforda: każdy atom wodoru składa się z samotnego elektronu, którego pozycji nie można określić, oraz luźnego atomu z samotnym dodatnim protonem w środku . Ponieważ protony, elektrony i cząstki alfa mogą wylecieć z bombardowanego atomu, naukowcy myśleli, że są one składnikami jądra dowolnego atomu. Ale taki model atomu jądra wydawał się niestabilny - elektrony były zbyt duże, aby zmieścić się w jądrze, ponadto istniały poważne trudności związane z naruszeniem prawa pędu i zachowania energii. Te dwa prawa, niczym surowi księgowi, mówiły, że pęd i masa podczas bombardowania znikają w nieznanym kierunku. Ponieważ przepisy te były powszechnie akceptowane, konieczne było znalezienie wyjaśnień takiego wycieku.

Neutrony

Naukowcy na całym świecie przeprowadzają eksperymenty mające na celu odkrycie nowych składników jąder atomów. W latach trzydziestych niemieccy fizycy Becker i Bothe bombardowali atomy berylu cząstkami alfa. W tym przypadku zarejestrowano nieznane promieniowanie, które postanowiono nazwać promieniami G. Szczegółowe badania ujawniły pewne cechy nowych wiązek: mogły one rozchodzić się ściśle po linii prostej, nie wchodziły w interakcje z polami elektrycznymi i magnetycznymi oraz miały dużą zdolność przenikania. Później cząstki tworzące ten rodzaj promieniowania odkryto w interakcji cząstek alfa z innymi pierwiastkami - borem, chromem i innymi.

Hipoteza Chadwicka

Następnie James Chadwick, kolega i uczeń Rutherforda, przedstawił krótki raport w czasopiśmie Nature, który później stał się dobrze znany. Chadwick zwrócił uwagę na fakt, że sprzeczności w prawach zachowania można łatwo rozwiązać, jeśli założymy, że nowe promieniowanie jest strumieniem neutralnych cząstek, z których każda ma masę w przybliżeniu równą masie protonu. Biorąc pod uwagę to założenie, fizycy znacząco uzupełnili hipotezę wyjaśniającą budowę jądra atomowego. Krótko mówiąc, istota dodawania została sprowadzona do nowej cząstki i jej roli w strukturze atomu.

Właściwości neutronu

Odkrytej cząstce nadano nazwę „neutron”. Nowo odkryte cząstki nie tworzyły wokół siebie pól elektromagnetycznych i łatwo przechodziły przez materię bez utraty energii. W rzadkich zderzeniach z lekkimi jądrami atomów neutron jest w stanie wybić jądro z atomu, tracąc znaczną część swojej energii. Budowa jądra atomowego zakładała obecność różnej liczby neutronów w każdej substancji. Atomy o tym samym ładunku jądrowym, ale różnej liczbie neutronów nazywane są izotopami.

Neutrony służyły jako doskonały zamiennik cząstek alfa. Obecnie wykorzystuje się je do badania struktury jądra atomowego. Krótko mówiąc, ich znaczenia dla nauki nie da się opisać, ale to dzięki bombardowaniu jąder atomowych neutronami fizycy byli w stanie otrzymać izotopy niemal wszystkich znanych pierwiastków.

Skład jądra atomu

Obecnie struktura jądra atomowego jest zbiorem protonów i neutronów utrzymywanych razem przez siły jądrowe. Na przykład jądro helu to bryła dwóch neutronów i dwóch protonów. Lekkie pierwiastki mają prawie taką samą liczbę protonów i neutronów, podczas gdy ciężkie pierwiastki mają znacznie większą liczbę neutronów.

Ten obraz struktury jądra potwierdzają eksperymenty na nowoczesnych dużych akceleratorach z szybkimi protonami. Siły elektryczne odpychania protonów są równoważone siłami energicznymi, które działają tylko w samym jądrze. Chociaż natura sił jądrowych nie jest jeszcze w pełni poznana, ich istnienie jest praktycznie udowodnione iw pełni wyjaśnia budowę jądra atomowego.

Zależność między masą a energią

W 1932 roku w komorze chmurowej wykonano niesamowite zdjęcie, które dowodzi istnienia dodatnio naładowanych cząstek o masie elektronu.

Wcześniej P. Dirac teoretycznie przewidywał dodatnie elektrony. Prawdziwy dodatni elektron odkryto również w promieniowaniu kosmicznym. Nową cząstkę nazwano pozytonem. W zderzeniu z jego bliźniakiem - elektronem następuje anihilacja - wzajemne unicestwienie dwóch cząstek. To uwalnia pewną ilość energii.

Tak więc teoria opracowana dla makrokosmosu w pełni nadawała się do opisu zachowania najmniejszych elementów materii.

jądro atomowe jest centralną częścią atomu, zbudowaną z protonów i neutronów (łącznie zwanych nukleony).

Jądro zostało odkryte przez E. Rutherforda w 1911 roku podczas badania fragmentu α -cząstki przez materię. Okazało się, że prawie cała masa atomu (99,95%) jest skoncentrowana w jądrze. Rozmiar jądra atomowego jest rzędu 10 -1 3 -10 - 12 cm, czyli 10 000 razy mniej niż rozmiar powłoki elektronowej.

Planetarny model atomu zaproponowany przez E. Rutherforda i jego eksperymentalne obserwacje jąder wodoru zostały znokautowane α -cząstek z jąder innych pierwiastków (1919-1920), naprowadził naukowca na pomysł proton. Termin proton został wprowadzony na początku lat 20. XX wieku.

Proton (z gr. protony- po pierwsze charakter p) jest stabilną cząstką elementarną, jądrem atomu wodoru.

Proton- dodatnio naładowana cząstka, której ładunek jest równy wartości bezwzględnej ładunkowi elektronu mi\u003d 1,6 10 -1 9 kl. Masa protonu jest 1836 razy większa od masy elektronu. Masa spoczynkowa protonu poseł= 1,6726231 10 -27 kg = 1,007276470 amu

Druga cząstka w jądrze to neutron.

Neutron (od łac. nijaki- ani jedno, ani drugie, symbol n) jest cząstką elementarną, która nie ma ładunku, czyli jest neutralna.

Masa neutronu jest 1839 razy większa od masy elektronu. Masa neutronu jest prawie równa (nieco większa niż) masa protonu: masa spoczynkowa swobodnego neutronu m n= 1,6749286 10 -27 kg = 1,0008664902 amu i przekracza masę protonu o 2,5 masy elektronu. Neutron wraz z protonem pod wspólną nazwą nukleon jest częścią jądra atomowego.

Neutron został odkryty w 1932 roku przez D. Chadwiga, ucznia E. Rutherforda, podczas bombardowania berylu α -cząsteczki. Powstałe promieniowanie o dużej sile penetracji (pokonywało przeszkodę w postaci ołowianej płyty o grubości 10–20 cm) potęgowało swoje działanie podczas przechodzenia przez płytkę parafinową (patrz ryc.). Oszacowania energii tych cząstek przez Joliot-Curie na podstawie śladów w komorze chmurowej oraz dodatkowe obserwacje pozwoliły na wyeliminowanie pierwotnego założenia, że γ -kwanty. Wielką zdolność przenikania nowych cząstek, zwanych neutronami, wyjaśniano ich elektryczną obojętnością. W końcu naładowane cząstki aktywnie oddziałują z materią i szybko tracą energię. Istnienie neutronów przewidział E. Rutherford 10 lat przed eksperymentami D. Chadwiga. Na trafieniu α -cząstki w jądrach berylu zachodzi następująca reakcja:

Oto symbol neutronu; jego ładunek jest równy zero, a względna masa atomowa jest w przybliżeniu równa jeden. Neutron to cząstka niestabilna: wolny neutron w czasie ~ 15 min. rozpada się na proton, elektron i neutrino - cząstkę pozbawioną masy spoczynkowej.

Po odkryciu neutronu przez J. Chadwicka w 1932 r. D. Ivanenko i W. Heisenberg niezależnie zaproponowali protonowo-neutronowy (nukleonowy) model jądra. Zgodnie z tym modelem jądro składa się z protonów i neutronów. Liczba protonów Z pokrywa się z numerem seryjnym elementu w tabeli D. I. Mendelejewa.

Opłata za rdzeń Q określony przez liczbę protonów Z, które są częścią jądra i jest wielokrotnością wartości bezwzględnej ładunku elektronu mi:

Q = + Ze.

Numer Z nazywa numer ładunku jądrowego lub Liczba atomowa.

Liczba masowa jądra ALE zwaną całkowitą liczbą nukleonów, czyli zawartych w nim protonów i neutronów. Liczbę neutronów w jądrze oznaczamy literą N. Zatem liczba masowa to:

A = Z + N.

Nukleonom (protonowi i neutronowi) przypisuje się liczbę masową równą jeden, a elektronowi wartość zero.

Odkrycie ułatwiło również pomysł składu jądra izotopy.

Izotopy (z gr. ISO równe, takie same i topoa- miejsce) - są to odmiany atomów tego samego pierwiastka chemicznego, których jądra atomowe mają tę samą liczbę protonów ( Z) i inną liczbę neutronów ( N).

Jądra takich atomów są również nazywane izotopami. Izotopy są nuklidy jeden element. Nuklid (od łac. jądro- jądro) - dowolne jądro atomowe (odpowiednio atom) o podanych liczbach Z oraz N. Ogólne oznaczenie nuklidów to ……. gdzie X- symbol pierwiastka chemicznego, A=Z+N- Liczba masowa.

Izotopy zajmują to samo miejsce w układzie okresowym pierwiastków, stąd ich nazwa. Z reguły izotopy różnią się znacznie właściwościami jądrowymi (na przykład zdolnością do wchodzenia w reakcje jądrowe). Właściwości chemiczne (i prawie równie fizyczne) izotopów są takie same. Wyjaśnia to fakt, że właściwości chemiczne pierwiastka są określone przez ładunek jądra, ponieważ to właśnie ten ładunek wpływa na strukturę powłoki elektronowej atomu.

Wyjątkiem są izotopy pierwiastków lekkich. Izotopy wodoru 1 H — protium, 2 H— deuter, 3 H — tryt różnią się one tak bardzo masą, że ich właściwości fizyczne i chemiczne są różne. Deuter jest stabilny (tj. nie radioaktywny) i jest zawarty jako małe zanieczyszczenie (1: 4500) w zwykłym wodorze. Deuter łączy się z tlenem, tworząc ciężką wodę. Wrze pod normalnym ciśnieniem atmosferycznym w temperaturze 101,2°C i zamarza w temperaturze +3,8°C. Tryt β jest radioaktywny z okresem półtrwania około 12 lat.

Wszystkie pierwiastki chemiczne mają izotopy. Niektóre pierwiastki mają tylko niestabilne (radioaktywne) izotopy. Dla wszystkich pierwiastków izotopy promieniotwórcze zostały uzyskane sztucznie.

Izotopy uranu. Pierwiastek uran ma dwa izotopy - o liczbach masowych 235 i 238. Izotop ten stanowi zaledwie 1/140 bardziej powszechnego.

chromatyna

1) heterochromatyna;

2) euchromatyna.

Heterochromatyna

Strukturalny

Opcjonalny

Euchromatyna

a) białka histonowe;

b) białka niehistonowe.

Siema Białka histonowe (histony

Siema Białka niehistonowe

jąderko

ЁRozmiar - 1-5 mikronów.

Forma jest kulista.

Składnik granulowany

Włókienkowy

otoczka jądrowa

1. Zewnętrzna błona jądrowa (m. kernelis externa),

wewnętrzna błona jądrowa

Cechy:

Karyoplazma

rozmnażanie komórek

aparat jądrowy

Jądro jest obecne we wszystkich komórkach eukariotycznych, z wyjątkiem dojrzałych erytrocytów i roślinnych rurek sitowych. Komórki zwykle mają jedno jądro, ale czasami można znaleźć komórki wielojądrzaste.

Jądro jest kuliste lub owalne.

Niektóre komórki mają jądra podzielone na segmenty. Wielkość jąder wynosi od 3 do 10 mikronów średnicy. Jądro jest niezbędne do życia komórki. Reguluje aktywność komórek. Jądro przechowuje informacje dziedziczne zawarte w DNA. Ta informacja, dzięki jądru, jest przekazywana do komórek potomnych podczas podziału komórki. Jądro determinuje specyficzność białek syntetyzowanych w komórce. Jądro zawiera wiele białek niezbędnych do jego funkcji. W jądrze syntetyzowany jest RNA.

Jądro komórkowe zawiera błona, sok jądrowy, jedno lub więcej jąder i chromatyna.

Rola funkcjonalna otoczka jądrowa jest izolacja materiału genetycznego (chromosom) komórki eukariotycznej z cytoplazmy z jej licznymi reakcjami metabolicznymi, a także regulacja dwustronnych oddziaływań jądra i cytoplazmy. Otoczka jądrowa składa się z dwóch membran - zewnętrznej i wewnętrznej, pomiędzy którymi znajduje się przestrzeń okołojądrowa (okołojądrowa).. Ten ostatni może komunikować się z kanalikami retikulum cytoplazmatycznego. zewnętrzna męmbrana Otoczka jądrowa styka się bezpośrednio z cytoplazmą komórki, posiada szereg cech strukturalnych, które pozwalają przypisać ją właściwemu układowi błon ER. Zawiera dużą liczbę rybosomów, a także na błonach ergastoplazmy. Wewnętrzna błona otoczki jądrowej nie ma rybosomów na swojej powierzchni, ale jest z nią związana strukturalnie blaszka jądrowa- włóknista warstwa obwodowa jądrowej macierzy białkowej.

Koperta jądrowa zawiera pory jądrowe o średnicy 80-90 nm, które powstają w wyniku licznych stref stopienia dwóch błon jądrowych i są niejako zaokrąglone przez perforacje całej błony jądrowej. Pory odgrywają ważną rolę w transporcie substancji do iz cytoplazmy. Kompleks porów jądrowych (NPC) o średnicy około 120 nm ma określoną strukturę (składa się z ponad 1000 białek - nukleoporyny, którego masa jest 30 razy większa niż rybosom), co wskazuje na złożony mechanizm regulacji ruchów jądrowo-cytoplazmatycznych substancji i struktur. W procesie transportu jądrowo-cytoplazmatycznego pory jądrowe działają jak rodzaj sita molekularnego, biernie przepuszczając cząstki o określonej wielkości wzdłuż gradientu stężeń (jony, węglowodany, nukleotydy, ATP, hormony, białka do 60 kDa). Pory nie są trwałymi formacjami. Liczba porów wzrasta w okresie największej aktywności jądrowej. Liczba porów zależy od stanu funkcjonalnego komórki. Im wyższa aktywność syntetyczna w komórce, tym większa ich liczba. Obliczono, że u kręgowców niższych w erytroblastach, gdzie hemoglobina jest intensywnie formowana i gromadzona, na 1 μm2 otoczki jądrowej przypada około 30 porów. W dojrzałych erytrocytach tych zwierząt, które zachowują jądra, na 1 μg błony pozostaje do pięciu porów, tj. 6 razy mniej.

W rejonie kompleksu pierzastego tzw gęsta płyta - warstwa białkowa, która leży u podstaw całej długości wewnętrznej błony otoczki jądrowej. Ta struktura pełni przede wszystkim funkcję wspierającą, ponieważ w jej obecności kształt jądra zostaje zachowany, nawet jeśli obie błony otoczki jądrowej zostaną zniszczone. Przyjmuje się również, że regularne połączenie z substancją gęstej płytki przyczynia się do uporządkowanego ułożenia chromosomów w jądrze interfazy.

Sok jądrowy (karioplasm lub matryca)- wewnętrzna zawartość jądra, jest roztworem białek, nukleotydów, jonów, bardziej lepkim niż hialoplazma. Zawiera również białka fibrylarne. Karioplazma zawiera jądra i chromatynę. Sok jądrowy tworzy wewnętrzne środowisko jądra, dlatego odgrywa ważną rolę w zapewnieniu prawidłowego funkcjonowania materiału genetycznego. Skład soku jądrowego zawiera nitkowaty, lub fibrylarne, białkowe, z którym wiąże się wykonywanie funkcji podporowej: macierz zawiera również podstawowe produkty transkrypcji informacji genetycznej - heterojądrowe RNA (hnRNA), które są tutaj przetwarzane, zamieniając się w mRNA.

jąderko- obowiązkowy składnik jądra, znajdują się w jądrach międzyfazowych i są małymi ciałami o kulistym kształcie. Jąderka są gęstsze niż jądro. W jąderkach zachodzi synteza rRNA, innych typów RNA oraz tworzenie podjednostek. rybosom. Pojawienie się jąderek jest związane z pewnymi strefami chromosomów zwanymi organizatorami jąderkowymi. Liczba jąderek jest określona przez liczbę organizatorów jąderek. Zawierają geny rRNA. Geny rRNA zajmują określone obszary (w zależności od gatunku zwierzęcia) jednego lub więcej chromosomów (u człowieka 13-15 i 21-22 par) - organizatorzy jąder, w których tworzą się jąderka. Takie regiony w chromosomach metafazowych wyglądają jak przewężenia i są nazywane wtórne ograniczenia. Za pomocą mikroskopu elektronowego w jąderku ujawnia się włókniste i ziarniste składniki. Składnik nitkowaty (fibrylarny) jest reprezentowany przez kompleksy cząsteczek prekursorowych białka i gigantycznego RNA, z których następnie powstają mniejsze cząsteczki dojrzałego rRNA. W procesie dojrzewania fibryle przekształcają się w ziarna rybonukleoproteiny (granulki), które stanowią składnik ziarnisty.

Struktury chromatyny w postaci grudek, rozproszone w nukleoplazmie są interfazową formą istnienia chromosomy komórki.

rybosom - jest to zaokrąglona cząsteczka rybonukleoproteiny o średnicy 20-30 nm. Rybosomy to niebłonowe organelle komórkowe. Rybosomy łączą reszty aminokwasowe w łańcuchy polipeptydowe (synteza białek). Rybosomy są bardzo małe i liczne.

Składa się z małych i dużych podjednostek, których połączenie zachodzi w obecności informacyjnego (wiadomościowego) RNA (mRNA). Mała podjednostka zawiera cząsteczki białka i jedną cząsteczkę rybosomalnego RNA (rRNA), natomiast druga zawiera białka i trzy cząsteczki rRNA. Białko i rRNA masowo w równych ilościach uczestniczą w tworzeniu rybosomów. rRNA jest syntetyzowany w jąderku.

Jedna cząsteczka mRNA zwykle łączy kilka rybosomów jak sznur perełek. Taka konstrukcja nazywa się polisom. Polisomy są swobodnie zlokalizowane w substancji podstawowej cytoplazmy lub przyczepione do błon szorstkiej retikulum cytoplazmatycznego. W obu przypadkach służą jako miejsce syntezy aktywnych białek. Porównanie stosunku liczby wolnych i przyczepionych do błony polisomów w niezróżnicowanych komórkach embrionalnych i komórkach nowotworowych z jednej strony oraz w wyspecjalizowanych komórkach dorosłego organizmu z drugiej strony doprowadziło do wniosku, że białka powstają na polisomy na własne potrzeby (do „domowego” użytku) tej komórki, natomiast na polisomach sieci ziarnistej syntetyzowane są białka, które są usuwane z komórki i wykorzystywane na potrzeby organizmu (np. enzymy trawienne, mleko matki białka). Rybosomy mogą być swobodnie zlokalizowane w cytoplazmie lub być związane z retikulum endoplazmatycznym, będąc częścią szorstkiego ER. Białka utworzone na rybosomach połączonych z błoną ER zwykle przedostają się do zbiorników ER. Białka syntetyzowane na wolnych rybosomach pozostają w hialoplazmie. Na przykład hemoglobina jest syntetyzowana na wolnych rybosomach w erytrocytach. Rybosomy są również obecne w mitochondriach, plastydach i komórkach prokariotycznych.

Poprzedni11121314151617181920212223242526Następny

ZOBACZ WIĘCEJ:

Budowa jądra i jego skład chemiczny

Jądro składa się z chromatyny, jąderka, karioplazmy (nukleoplazmy) i otoczki jądrowej.

W komórce, która się dzieli, w większości przypadków występuje jedno jądro, ale zdarzają się komórki, które mają dwa jądra (20% komórek wątroby to komórki dwujądrzaste), a także wielojądrzaste (osteoklasty tkanki kostnej).

ЁRozmiary - zakres od 3-4 do 40 mikronów.

Każdy typ komórki charakteryzuje się stałym stosunkiem objętości jądra do objętości cytoplazmy. Ten stosunek nazywa się wskaźnikiem Hertwinga. W zależności od wartości tego wskaźnika komórki dzielą się na dwie grupy:

1. nuklearny – większe znaczenie ma indeks Hertwinga;

2. cytoplazmatyczny - wskaźnik Hertwinga ma nieznaczne wartości.

Yoform - może być kulisty, w kształcie pręta, w kształcie fasoli, pierścieniowy, segmentowy.

Jolokalizacja - jądro jest zawsze zlokalizowane w określonym miejscu w komórce. Na przykład w cylindrycznych komórkach żołądka znajduje się w pozycji podstawowej.

Jądro w komórce może znajdować się w dwóch stanach:

a) mitotyczny (podczas podziału);

b) interfaza (między podziałami).

W żywej komórce jądro interfazowe wygląda jak jądro optycznie puste; znajduje się tylko jąderko. Struktury jądra w postaci nitek, ziaren można zaobserwować dopiero wtedy, gdy na komórkę działają czynniki uszkadzające, gdy przechodzi ona w stan paranekrozy (stan graniczny między życiem a śmiercią). Z tego stanu komórka może powrócić do normalnego życia lub umrzeć. Po śmierci komórki morfologicznie wyróżnia się następujące zmiany w jądrze:

1) kariopiknoza - zagęszczenie jądra;

2) kariorrhexis - rozkład jądra;

3) karioliza - rozpad jądra.

Funkcje: 1) przechowywanie i przekazywanie informacji genetycznej,

2) biosynteza białek, 3) tworzenie podjednostek rybosomów.

chromatyna

Chromatyna (z greckiego chroma - barwna farba) jest główną strukturą jądra interfazy, która bardzo dobrze wybarwia się barwnikami zasadowymi i określa wzór chromatyny jądra dla każdego typu komórek.

Ze względu na zdolność dobrego barwienia różnymi barwnikami, a zwłaszcza głównymi, ten składnik jądra nazwano „chromatyną” (Flemming 1880).

Chromatyna jest strukturalnym analogiem chromosomów, aw jądrze międzyfazowym jest nośnikiem DNA organizmu.

Morfologicznie wyróżnia się dwa rodzaje chromatyny:

1) heterochromatyna;

2) euchromatyna.

Heterochromatyna(heterochromatyna) odpowiada częściom chromosomów częściowo skondensowanych w interfazie i jest funkcjonalnie nieaktywna. Ta chromatyna barwi się bardzo dobrze i to właśnie ta chromatyna jest widoczna na preparatach histologicznych.

Z kolei heterochromatyna dzieli się na:

1) strukturalny; 2) opcjonalne.

Strukturalny heterochromatyna to segmenty chromosomów, które są stale w stanie skondensowanym.

Opcjonalny heterochromatyna to heterochromatyna zdolna do dekondensacji i przekształcenia w euchromatynę.

Euchromatyna- są to regiony chromosomów zdekondensowane w interfazie. Jest to działająca, funkcjonalnie aktywna chromatyna. Ta chromatyna nie jest barwiona i nie jest wykrywana w preparatach histologicznych.

Podczas mitozy cała euchromatyna jest maksymalnie skondensowana i staje się częścią chromosomów. W tym okresie chromosomy nie pełnią żadnych funkcji syntetycznych. Pod tym względem chromosomy komórkowe mogą znajdować się w dwóch stanach strukturalnych i funkcjonalnych:

1) aktywne (pracujące), czasami są częściowo lub całkowicie zdekondensowane i przy ich udziale w jądrze zachodzą procesy transkrypcji i reduplikacji;

2) nieaktywne (nieczynne, odpoczynek metaboliczny), gdy są maksymalnie skondensowane, pełnią funkcję dystrybucji i przenoszenia materiału genetycznego do komórek potomnych.

Czasami, w niektórych przypadkach, cały chromosom podczas interfazy może pozostać w stanie skondensowanym, podczas gdy wygląda jak gładka heterochromatyna. Na przykład jeden z chromosomów X komórek somatycznych kobiecego ciała podlega heterochromatyzacji na początkowych etapach embriogenezy (podczas rozszczepienia) i nie funkcjonuje. Ta chromatyna nazywana jest chromatyną płciową lub ciałkami Barra.

W różnych komórkach chromatyna płciowa ma inny wygląd:

a) w leukocytach neutrofilowych - rodzaj podudzia;

b) w komórkach nabłonkowych błony śluzowej - pojawienie się półkulistego guzka.

Oznaczanie chromatyny płciowej służy do określenia płci genetycznej, a także do określenia liczby chromosomów X w kariotypie osobnika (jest równa liczbie ciał chromatyny płciowej + 1).

Badania mikroskopowe elektronowe wykazały, że preparaty izolowanej chromatyny interfazowej zawierają elementarne włókienka chromosomalne o grubości 20-25 nm, które składają się z włókienek o grubości 10 nm.

Pod względem chemicznym fibryle chromatyny są złożonymi kompleksami dezoksyrybonukleoprotein, do których należą:

b) specjalne białka chromosomalne;

Stosunek ilościowy DNA, białka i RNA wynosi 1:1,3:0,2. Udział DNA w preparacie chromatyny wynosi 30-40%. Długość poszczególnych liniowych cząsteczek DNA waha się w pośrednich granicach i może sięgać setek mikrometrów, a nawet centymetrów. Całkowita długość cząsteczek DNA we wszystkich chromosomach jednej komórki ludzkiej wynosi około 170 cm, co odpowiada 6x10-12g.

Białka chromatyny stanowią 60-70% jej suchej masy i są reprezentowane przez dwie grupy:

a) białka histonowe;

b) białka niehistonowe.

Siema Białka histonowe (histony) - białka alkaliczne zawierające aminokwasy zasadowe (głównie lizynę, argininę) są nierównomiernie ułożone w bloki na całej długości cząsteczki DNA. Jeden blok zawiera 8 cząsteczek histonów, które tworzą nukleosom. Wielkość nukleosomu wynosi około 10 nm. Nukleosom powstaje w wyniku zagęszczenia i superskręcenia DNA, co prowadzi do około 5-krotnego skrócenia długości włókienka chromosomu.

Siema Białka niehistonowe stanowią 20% liczby histonów, aw jądrach interfazowych tworzą sieć strukturalną wewnątrz jądra, zwaną jądrową macierzą białkową. Ta macierz reprezentuje strukturę, która określa morfologię i metabolizm jądra.

Włókna perichromatynowe mają grubość 3-5 nm, granulki mają średnicę 45 nm, a granulki międzychromatynowe mają średnicę 21-25 nm.

jąderko

Jąderko (jąderko) jest najgęstszą strukturą jądra, która jest wyraźnie widoczna w żywej niebarwionej komórce i jest pochodną chromosomu, jednego z jego loci o największym stężeniu i aktywnej syntezie RNA w interfazie, ale nie jest niezależna struktura lub organelle.

ЁRozmiar - 1-5 mikronów.

Forma jest kulista.

Jąderko ma niejednorodną strukturę. W mikroskopie świetlnym widoczna jest jego drobno włóknista organizacja.

Mikroskopia elektronowa ujawnia dwa główne elementy:

a) granulowany; b) włóknisty.

Składnik granulowany reprezentowane przez granulki o średnicy 15-20 nm, są to dojrzewające podjednostki rybosomów. Czasami składnik ziarnisty tworzy włókniste struktury - nukleolonemy o grubości około 0,2 µm. Składnik ziarnisty jest zlokalizowany wzdłuż obwodu.

Włókienkowy składnikiem są nici rybonukleoproteinowe prekursorów rybosomów, które są skoncentrowane w centralnej części jąderka.

Ultrastruktura jąderka zależy od aktywności syntezy RNA: na wysokim poziomie syntezy w jąderku wykrywana jest duża liczba ziarnistości, po zatrzymaniu syntezy liczba ziarnistości maleje, a jąderka zamieniają się w gęste włókniste pasma charakter bazofilowy.

otoczka jądrowa

Otoczka jądrowa (nuklolemma) składa się z:

Fizyka jądra atomowego. Skład rdzenia.

Zewnętrzna błona jądrowa (m. kernelis externa),

2. Błona wewnętrzna (m. kernelis interna), które są oddzielone przestrzenią okołojądrową lub otoczką jądrową cysterny (cisterna nucleolemmae), o szerokości 20-60 nm.

Każda membrana ma grubość 7-8nm. Ogólnie rzecz biorąc, błona jądrowa przypomina pusty dwuwarstwowy worek, który oddziela zawartość jądra od cytoplazmy.

Zewnętrzna błona otoczki jądrowej będąca w bezpośrednim kontakcie z cytoplazmą komórki, posiada szereg cech strukturalnych, które pozwalają przypisać ją właściwemu układowi błon retikulum endoplazmatycznego. Cechy te obejmują: obecność na nim licznych polirybosomów od strony hialoplazmy, a sama zewnętrzna błona jądrowa może bezpośrednio przechodzić do błon ziarnistej retikulum endoplazmatycznego. Powierzchnia zewnętrznej błony jądrowej w większości komórek zwierzęcych i roślinnych nie jest gładka i tworzy różnej wielkości wyrostki w kierunku cytoplazmy w postaci pęcherzyków lub długich rurkowatych formacji.

wewnętrzna błona jądrowa związane z materiałem chromosomalnym jądra. Od strony karioplazmy do wewnętrznej błony jądrowej przylega tak zwana warstwa włóknista, składająca się z włókienek, ale nie jest ona charakterystyczna dla wszystkich komórek.

Otoczka jądrowa nie jest ciągła. Najbardziej charakterystycznymi strukturami otoczki jądrowej są pory jądrowe. Pory jądrowe powstają w wyniku połączenia dwóch błon jądrowych. W tym przypadku powstają zaokrąglone otwory przelotowe (perforacje, annulus pori), które mają średnicę około 80-90 nm. Te dziury w błonie jądrowej są wypełnione złożonymi strukturami kulistymi i włóknistymi. Połączenie perforacji membrany i tych struktur nazywa się kompleksem porów (complexus pori). Kompleks porów składa się z trzech rzędów granulek, po osiem w każdym rzędzie, średnica granulek wynosi 25 nm, z tych granulek rozciągają się procesy fibrylarne. Granulki znajdują się na granicy otworu w otoczce jądrowej: jeden rząd leży po stronie jądra, drugi - po stronie cytoplazmy, trzeci w środkowej części porów. Włókna wychodzące z granulek obwodowych mogą zbiegać się w środku i tworzyć niejako przegrodę, przeponę w poprzek porów (diaphragma pori). Rozmiary porów tej komórki są zwykle stabilne. Liczba porów jądrowych zależy od aktywności metabolicznej komórek: im intensywniejsze są procesy syntezy w komórce, tym więcej porów przypada na jednostkę powierzchni jądra komórkowego.

Cechy:

1. Bariera - oddziela zawartość jądra od cytoplazmy, ogranicza swobodny transport makrocząsteczek między jądrem a cytoplazmą.

2. Tworzenie porządku wewnątrzjądrowego - utrwalanie materiału chromosomalnego w trójwymiarowym świetle jądra.

Karyoplazma

Karyoplazma jest płynną częścią jądra, w której znajdują się struktury jądrowe, jest analogiem hialoplazmy w cytoplazmatycznej części komórki.

rozmnażanie komórek

Jednym z najważniejszych zjawisk biologicznych, odzwierciedlającym ogólne wzorce i niezbędnym warunkiem istnienia systemów biologicznych przez wystarczająco długi okres czasu, jest reprodukcja (reprodukcja) ich składu komórkowego. Reprodukcja komórek, zgodnie z teorią komórkową, odbywa się poprzez podzielenie oryginału. Stanowisko to jest jednym z głównych w teorii komórki.

Jądro (jądro) komórki

PODSTAWOWE FUNKCJE

chromatyna -

Chromosomy

który zawiera:

- białka histonowe

– niewielkie ilości RNA;

macierz jądrowa

Składa się z 3 komponentów:

położenie otoczki jądrowej.

Co to jest jądro - czy to w biologii: właściwości i funkcje

Sieć wewnątrzjądrowa (szkielet).

3. Jąderko „resztkowe”.

Składa się ona z:

- zewnętrzna błona jądrowa;

Nukleoplazma (karioplazma)- płynny składnik jądra, w którym znajdują się chromatyna i jąderka. Zawiera wodę i liczbę

jąderko

Data publikacji: 2015-02-03; Czytaj: 1053 | Naruszenie praw autorskich strony

Jądro (jądro) komórki- system genetycznej determinacji i regulacji syntezy białek.

PODSTAWOWE FUNKCJE

● przechowywanie i utrzymywanie informacji dziedzicznych

● wdrożenie informacji dziedzicznej

Jądro składa się z chromatyny, jąderka, karioplazmy (nukleoplazmy) i otoczki jądrowej, która oddziela je od cytoplazmy.

chromatyna - są to strefy gęstej materii w jądrze, które

Rosho dostrzega różne barwniki, zwłaszcza podstawowe.

W komórkach niedzielących się chromatyna występuje w postaci grudek i granulek, co jest interfazową formą istnienia chromosomów.

Chromosomy- fibryle chromatyny, które są złożonymi kompleksami dezoksyrybonukleoprotein (DNP), w składzie

który zawiera:

- białka histonowe

- białka niehistonowe - stanowią 20%, są to enzymy, pełnią funkcje strukturalne i regulacyjne;

– niewielkie ilości RNA;

- niewielkie ilości lipidów, polisacharydów, jonów metali.

macierz jądrowa– jest szkieletowym systemem wewnątrzjądrowym

mój, jednoczący szkielet dla chromatyny, jąderka, otoczki jądrowej. Ta sieć strukturalna jest podstawą, która określa morfologię i metabolizm jądra.

Składa się z 3 komponentów:

1. Lamina (A, B, C) - obwodowa warstwa włóknista, pod-

położenie otoczki jądrowej.

2. Sieć wewnątrzjądrowa (szkielet).

3. Jąderko „resztkowe”.

Otoczka jądrowa (kariolemma) jest błoną oddzielającą zawartość jądra od cytoplazmy komórki.

Składa się ona z:

- zewnętrzna błona jądrowa;

- wewnętrzna błona jądrowa, pomiędzy którą znajduje się przestrzeń okołojądrowa;

- otoczka jądrowa z podwójną błoną ma kompleks porów.

Nukleoplazma (karioplazma)- płynny składnik jądra, w którym znajdują się chromatyna i jąderka.

Jądro. Komponenty jądra

Zawiera wodę i liczbę

rozpuszczone i zawieszone w nim substancje: RNA, glikoproteiny,

jony, enzymy, metabolity.

jąderko- najgęstsza struktura jądra, utworzona przez wyspecjalizowane obszary - pętle chromosomów, które nazywane są organizatorami jąderkowymi.

Istnieją 3 składniki jąderka:

1. Składnik włóknisty to pierwotne transkrypty rRNA.

2. Składnik ziarnisty to nagromadzenie pre-

podjednostki rybosomów.

3. Komponent amorficzny - obszary organizatora jąderka,

Data publikacji: 2015-02-03; Czytaj: 1052 | Naruszenie praw autorskich strony

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

Jądro jest głównym składnikiem regulacyjnym komórki. Jego budowa i funkcje.

Jądro jest istotną częścią komórek eukariotycznych. Jest to główny składnik regulacyjny komórki. Odpowiada za przechowywanie i przekazywanie informacji dziedzicznych, kontroluje wszystkie procesy metaboliczne w komórce. . Nie organoid, ale składnik komórki.

Rdzeń składa się z:

1) otoczka jądrowa (błona jądrowa), przez której pory zachodzi wymiana między jądrem komórkowym a cytoplazmą.

2) sok jądrowy lub karioplazma jest półpłynną, słabo zabarwioną masą osocza, która wypełnia wszystkie jądra komórki i zawiera pozostałe składniki jądra;

3) chromosomy widoczne w niedzielącym się jądrze tylko za pomocą specjalnych metod mikroskopowych. Zestaw chromosomów w komórce nazywa się ariotyp. Chromatyna na wybarwionych preparatach komórkowych to sieć cienkich pasm (fibryli), małych granulek lub grudek.

4) jedno lub więcej ciał kulistych - jąderka, które są wyspecjalizowaną częścią jądra komórkowego i są związane z syntezą kwasu rybonukleinowego i białek.

dwa stany jądra:

1. jądro międzyfazowe - ma jądra. otoczka - kariolemma.

2. jądro podczas podziałów komórkowych. tylko chromatyna jest obecna w innym stanie.

Jąderko obejmuje dwie strefy:

1. cząsteczki białek wewnątrzwłóknistych i pre-RNA

2. zewnętrzna - ziarnista - tworzą podjednostki rybosomów.

Otoczka jądrowa składa się z dwóch błon oddzielonych przestrzenią okołojądrową. Obie są przesiąknięte licznymi porami, dzięki czemu możliwa jest wymiana substancji między jądrem a cytoplazmą.

Głównymi składnikami jądra są chromosomy utworzone z cząsteczki DNA i różnych białek. W mikroskopie świetlnym są wyraźnie widoczne dopiero w okresie podziału komórki (mitoza, mejoza). W niedzielącej się komórce chromosomy wyglądają jak długie, cienkie nici rozmieszczone w całej objętości jądra.

Główne funkcje jądra komórkowego są następujące:

przechowywanie danych;
przekazanie informacji do cytoplazmy za pomocą transkrypcji, czyli syntezy przenoszącego informacje i-RNA;
przekazanie informacji do komórek potomnych podczas replikacji - podział komórek i jąder.
reguluje procesy biochemiczne, fizjologiczne i morfologiczne w komórce.

odbywa się w jądrze replikacja- duplikacja cząsteczek DNA, a także transkrypcja- synteza cząsteczek RNA na matrycy DNA. W jądrze zsyntetyzowane cząsteczki RNA ulegają pewnym modyfikacjom (np splatanie nieistotne, bezsensowne regiony są wykluczane z cząsteczek informacyjnego RNA), po czym wchodzą do cytoplazmy . Zespół rybosomów występuje również w jądrze, w specjalnych formacjach zwanych jąderkami. Przedział dla jądra - karioteka - powstaje w wyniku rozszerzania się i łączenia ze sobą zbiorników retikulum endoplazmatycznego w taki sposób, że jądro ma podwójne ściany z powodu wąskich przedziałów otaczającej je błony jądrowej. Wnęka otoczki jądrowej nazywa się lumen lub przestrzeń okołojądrowa. Pod wewnętrzną powierzchnią otoczki jądrowej znajduje się jądro blaszka- sztywna struktura białkowa utworzona przez białka lamin, do których przyczepione są nici chromosomalnego DNA. W niektórych miejscach wewnętrzna i zewnętrzna błona otoczki jądrowej łączą się i tworzą tak zwane pory jądrowe, przez które zachodzi wymiana materiału między jądrem a cytoplazmą.

12. Organelle dwubłonowe (mitochondria, plastydy). Ich budowa i funkcje.

mitochondria - są to struktury okrągłe lub w kształcie prętów, często rozgałęzione, o grubości 0,5 µm i zwykle długości do 5-10 µm.

Otoczka mitochondriów składa się z dwóch błon różniących się składem chemicznym, zestawem enzymów i funkcjami. Wewnętrzna membrana tworzy inwazje o kształcie liściastym (cristae) lub rurkowatym (kanaliki). Przestrzeń ograniczona wewnętrzną membraną to matryca organelle. Za pomocą mikroskopu elektronowego wykrywa się w nim ziarna o średnicy 20-40 nm. Gromadzą jony wapnia i magnezu, a także polisacharydy, takie jak glikogen.
Matryca zawiera własny aparat do biosyntezy białek organelli. Jest reprezentowany przez 2-6 kopii kolistej i wolnej od histonów (jak u prokariontów) cząsteczki DNA, rybosomy, zestaw transportowego RNA (tRNA), enzymy do replikacji DNA, transkrypcji i translacji informacji dziedzicznej. Główna funkcja mitochondria polegają na enzymatycznym pozyskiwaniu energii z określonych substancji chemicznych (poprzez ich utlenianie) i gromadzeniu energii w formie użytecznej biologicznie (poprzez syntezę cząsteczek adenozynotrójfosforanu -ATP). Ogólnie proces ten nazywa się fosforylacja oksydacyjna. Wśród pobocznych funkcji mitochondriów wymienić można udział w syntezie hormonów steroidowych oraz niektórych aminokwasów (glutaminy).

plastydy - są to półautonomiczne (mogą istnieć względnie autonomicznie od jądrowego DNA komórki) dwubłonowe organelle charakterystyczne dla fotosyntetyzujących organizmów eukariotycznych. Istnieją trzy główne rodzaje plastydów: chloroplasty, chromoplasty i leukoplasty.Nazywa się całość plastydów w komórcePlastydoma . Każdy z tych typów, pod pewnymi warunkami, może przechodzić jeden w drugi. Podobnie jak mitochondria, plastydy zawierają własne cząsteczki DNA. Dlatego też są w stanie rozmnażać się niezależnie od podziału komórki. Plastydy występują tylko w komórkach roślinnych.

Chloroplasty. Długość chloroplastów waha się od 5 do 10 mikronów, średnica od 2 do 4 mikronów. Chloroplasty są ograniczone dwiema błonami. Zewnętrzna membrana jest gładka, wewnętrzna ma złożoną fałdową strukturę. Najmniejsza fałda nazywa się t ilakoid. Grupa tylakoidów ułożona jak stos monet nazywa się g rana. Granulki połączone są ze sobą spłaszczonymi kanalikami - lamele. Błony tylakoidów zawierają pigmenty fotosyntetyczne i enzymy, które zapewniają syntezę ATP. Głównym pigmentem fotosyntetycznym jest chlorofil, który decyduje o zielonym zabarwieniu chloroplastów.

Wewnętrzna przestrzeń chloroplastów jest wypełniona zrąb. Zrąb zawiera okrągłe nagie DNA, rybosomy, enzymy cyklu Calvina i ziarna skrobi. Wewnątrz każdego tylakoidu znajduje się zbiornik protonów, gromadzi się H +. Chloroplasty, podobnie jak mitochondria, są zdolne do autonomicznej reprodukcji poprzez podział na dwie części. Chloroplasty roślin niższych to tzw chromatofory.

Leukoplasty. Zewnętrzna błona jest gładka, wewnętrzna tworzy małe tylakoidy. Zrąb zawiera koliste „nagie” DNA, rybosomy, enzymy do syntezy i hydrolizy rezerwowych składników odżywczych. Nie ma pigmentów. Szczególnie wiele leukoplasty ma komórki podziemnych narządów rośliny (korzenie, bulwy, kłącza itp.). .). amyloplastów- syntetyzują i przechowują skrobię , elaioplast- oleje , proteinoplasty- białka. W tym samym leukoplastie mogą gromadzić się różne substancje.

chromoplasty. Błona zewnętrzna jest gładka, wewnętrzna lub też gładka lub tworzy pojedyncze tylakoidy. Zrąb zawiera kolisty DNA i pigmenty. - karotenoidy, nadając chromoplastom kolor żółty, czerwony lub pomarańczowy. Forma gromadzenia pigmentów jest różna: w postaci kryształów, rozpuszczonych w kroplach lipidów itp. Chromoplasty są uważane za końcowy etap rozwoju plastydów.

Plastydy mogą się wzajemnie przekształcać: leukoplasty - chloroplasty - chromoplasty.

Organelle jednobłonowe (ER, aparat Golgiego, lizosomy). Ich budowa i funkcje.

rurowy oraz układ wakuolowy utworzone przez połączone lub oddzielne cylindryczne lub spłaszczone (cysterny) wnęki, ograniczone błonami i rozprzestrzeniające się w cytoplazmie komórki. W tym systemie są surowy oraz siateczka cytoplazmatyczna gładka. Cechą struktury szorstkiej sieci jest przyłączenie polisomów do jej błon. Z tego powodu pełni funkcję syntezy pewnej kategorii białek, które są głównie usuwane z komórki, na przykład wydzielane przez komórki gruczołowe. W obszarze sieci szorstkiej dochodzi do powstawania białek i lipidów błon cytoplazmatycznych oraz ich składania. Gęsto upakowane w warstwową strukturę cysterny o szorstkiej sieci są miejscami najbardziej aktywnej syntezy białek i nazywane są ergastoplazma.

Błony siateczki cytoplazmatycznej gładkiej pozbawione są polisomów. Funkcjonalnie ta sieć jest związana z metabolizmem węglowodanów, tłuszczów i innych substancji niebiałkowych, takich jak hormony steroidowe (w gonadach, korze nadnerczy). Poprzez kanaliki i cysterny substancje przemieszczają się, w szczególności materiał wydzielany przez komórkę gruczołową, z miejsca syntezy do miejsca upakowania do granulek. W obszarach komórek wątroby bogatych w gładkie struktury sieciowe niszczone i unieszkodliwiane są szkodliwe substancje toksyczne oraz niektóre leki (barbiturany). W pęcherzykach i kanalikach sieci gładkiej mięśni poprzecznie prążkowanych magazynowane (odkładane) są jony wapnia, które odgrywają ważną rolę w procesie skurczu.

kompleks Golgiego-to stos płaskich woreczków błonowych tzw cysterny. Zbiorniki są całkowicie odizolowane od siebie i nie są ze sobą połączone. Liczne kanaliki i pęcherzyki rozgałęziają się od cystern wzdłuż krawędzi. Z EPS od czasu do czasu wyplatają się wakuole (pęcherzyki) z syntetyzowanymi substancjami, które przemieszczają się do kompleksu Golgiego i łączą się z nim. Substancje syntetyzowane w EPS stają się bardziej złożone i gromadzą się w zespole Golgiego. Funkcje zespołu Golgiego :1- W zbiornikach kompleksu Golgiego następuje dalsza przemiana chemiczna i komplikacja substancji, które dostały się do niego z EPS. Powstają np. substancje niezbędne do odnowy błony komórkowej (glikoproteiny, glikolipidy), polisacharydy.

2- W zespole Golgiego następuje nagromadzenie substancji i ich tymczasowe „przechowywanie”

3- Powstałe substancje są „pakowane” w pęcherzyki (w wakuolach) iw tej postaci przemieszczają się przez komórkę.

4- W zespole Golgiego powstają lizosomy (kuliste organelle z enzymami degradującymi).

Lizosomy- małe kuliste organelle, których ściany są utworzone przez pojedynczą membranę; zawierać lityczne(rozszczepiające) enzymy. Początkowo lizosomy, splecione z kompleksu Golgiego, zawierają nieaktywne enzymy. W pewnych warunkach ich enzymy są aktywowane. Kiedy lizosom łączy się z wakuolą fagocytarną lub pinocytarną, powstaje wakuola trawienna, w której różne substancje są trawione wewnątrzkomórkowo.

Funkcje lizosomów :1- Dokonują rozszczepienia substancji wchłoniętych w wyniku fagocytozy i pinocytozy. Biopolimery rozkładają się na monomery, które dostają się do komórki i są wykorzystywane na jej potrzeby.

Jądro i jego elementy strukturalne

Na przykład można je wykorzystać do syntezy nowych substancji organicznych lub można je dalej rozłożyć na energię.

2- Zniszcz stare, uszkodzone, nadmiarowe organelle. Rozszczepienie organelli może również nastąpić podczas głodzenia komórki.

wakuole- kuliste organelle jednobłonowe, będące zbiornikami wody i rozpuszczonych w niej substancji. Wakuole obejmują: wakuole fagocytarne i pinocytarne, wakuole trawienne, pęcherzyki, splecione z EPS i kompleksu Golgiego. Wakuole komórek zwierzęcych są małe i liczne, ale ich objętość nie przekracza 5% całkowitej objętości komórek. Ich główna funkcja - transport substancji przez komórkę, realizacja zależności między organellami.

W komórce roślinnej wakuole stanowią do 90% objętości.

W dojrzałej komórce roślinnej jest tylko jedna wakuola, zajmuje ona centralną pozycję. Błona wakuolowa komórki roślinnej to tonoplast, jej zawartość to sok komórkowy. Funkcje wakuoli w komórce roślinnej: utrzymywanie napięcia błony komórkowej, gromadzenie różnych substancji, w tym produktów przemiany materii komórki. Wakuole dostarczają wodę do fotosyntezy. Może zawierać:

- substancje rezerwowe, które mogą być wykorzystane przez samą komórkę (kwasy organiczne, aminokwasy, cukry, białka). - substancje, które są wydalane z metabolizmu komórki i gromadzą się w wakuoli (fenole, garbniki, alkaloidy itp.) - fitohormony, fitoncydy,

- pigmenty (substancje barwiące), które nadają sokom komórkowym kolor fioletowy, czerwony, niebieski, fioletowy, a czasem żółty lub kremowy. To pigmenty soku komórkowego barwią płatki kwiatów, owoce, rośliny okopowe.

14. Organelle niebłonowe (mikrotubule, centrum komórkowe, rybosomy). Ich budowa i funkcje.rybosom - niebłonowa organella komórki, która przeprowadza syntezę białek. Składa się z dwóch podjednostek - małej i dużej. Rybosom składa się z 3-4 cząsteczek rRNA tworzących jego szkielet oraz kilkudziesięciu cząsteczek różnych białek. Rybosomy są syntetyzowane w jąderku. W komórce rybosomy mogą znajdować się na powierzchni ziarnistego ER lub w hialoplazmie komórki w postaci polisomów. polisom - jest to kompleks i-RNA i kilku rybosomów, które odczytują z niego informacje. Funkcjonować rybosom- biosynteza białek. Jeśli rybosomy znajdują się na ER, to syntetyzowane przez nie białka są wykorzystywane na potrzeby całego organizmu, rybosomy hialoplazmatyczne syntetyzują białka na potrzeby samej komórki. Rybosomy komórek prokariotycznych są mniejsze niż u eukariontów. Te same małe rybosomy znajdują się w mitochondriach i plastydach.

mikrotubule - wydrążone cylindryczne struktury komórki, składające się z nieredukowalnego białka tubuliny. Mikrotubule nie są zdolne do skurczu. Ściany mikrotubuli są utworzone przez 13 nici tubuliny białkowej. Mikrotubule znajdują się w grubości hialoplazmy komórek.

Rzęski i wici - organelle ruchu. Główna funkcja - ruch komórek lub ruch wzdłuż komórek płynu lub otaczających je cząstek. W organizmie wielokomórkowym rzęski są charakterystyczne dla nabłonka dróg oddechowych, jajowody i wici są charakterystyczne dla plemników. Rzęski i wici różnią się tylko rozmiarem - wici są dłuższe. Oparte są na mikrotubulach ułożonych w układzie 9(2) + 2. Oznacza to, że 9 podwójnych mikrotubul (dubletów) tworzy ściankę cylindra, w środku którego znajdują się 2 pojedyncze mikrotubule. Rzęski i wici są podtrzymywane przez ciała podstawowe. Ciało podstawowe ma cylindryczny kształt, utworzony przez 9 trojaczków (trojaczków) mikrotubul; w środku ciała podstawowego nie ma mikrotubul.

kl mi dokładne centrum — centrum mitotyczne, stała struktura w prawie wszystkich komórkach zwierzęcych i niektórych roślinnych, określa bieguny dzielącej się komórki (patrz mitoza) . Centrum komórki zwykle składa się z dwóch centrioli - gęstych granulek o wielkości 0,2-0,8 mikron, umieszczone względem siebie pod kątem prostym. Podczas tworzenia aparatu mitotycznego centriole rozchodzą się w kierunku biegunów komórki, określając orientację wrzeciona podziału komórkowego. Dlatego bardziej poprawne jest K. c. połączenie centrum mitotyczne, odzwierciedlając tym samym jego znaczenie funkcjonalne, zwłaszcza że tylko w niektórych komórkach K. c. znajduje się w jego centrum. W toku rozwoju organizmu zmieniają się one wraz z położeniem K. c. w komórkach, podobnie jak jego kształt. Kiedy komórka się dzieli, każda z komórek potomnych otrzymuje parę centrioli. Proces ich powielania zachodzi częściej pod koniec poprzedniego podziału komórki. Pojawienie się szeregu patologicznych form podziału komórek wiąże się z nieprawidłowym podziałem To.