Atom çekirdeğini hangi parçacıklar oluşturur. Atomun yapısı: çekirdek, nötron, proton, elektron

Daha önce belirtildiği gibi, bir atom üç tür temel parçacıktan oluşur: protonlar, nötronlar ve elektronlar. Atom çekirdeği, protonlar ve nötronlardan oluşan atomun merkezi kısmıdır. Protonlar ve nötronların ortak adı nükleondur, çekirdekte birbirlerine dönüşebilirler. En basit atom olan hidrojen atomunun çekirdeği, bir temel parçacık olan protondan oluşur.

Bir atomun çekirdeğinin çapı yaklaşık olarak 10 -13 - 10 -12 cm'dir ve bir atomun çapının 0.0001'idir. Bununla birlikte, bir atomun kütlesinin neredeyse tamamı (%99,95 - 99,98) çekirdekte yoğunlaşmıştır. 1 cm3 saf nükleer madde elde edilebilseydi kütlesi 100-200 milyon ton olurdu. Bir atom çekirdeğinin kütlesi, atomu oluşturan tüm elektronların kütlesinden birkaç bin kat daha fazladır.

Proton- temel bir parçacık, bir hidrojen atomunun çekirdeği. Bir protonun kütlesi 1.6721x10 -27 kg, elektronun kütlesinin 1836 katıdır. Elektrik yükü pozitiftir ve 1.66x10 -19 C'ye eşittir. Coulomb - 1A (amper) sabit akım gücünde 1 saniye içinde iletkenin enine kesitinden geçen elektrik miktarına eşit bir elektrik yükü birimi.

Herhangi bir elementin her atomu, çekirdekte belirli sayıda proton içerir. Bu sayı belirli bir element için sabittir ve onun fiziksel ve kimyasal özelliklerini belirler. Yani proton sayısı, hangi kimyasal elementle uğraştığımıza bağlıdır. Örneğin çekirdekteki bir proton hidrojen ise, 26 proton demir ise. Atom çekirdeğindeki protonların sayısı, çekirdeğin yükünü (yük numarası Z) ve D.I. elementlerin periyodik sistemindeki elementin seri numarasını belirler. Mendeleev (elementin atom numarası).

Hnötron- 1.6749 x10 -27 kg kütleye sahip elektriksel olarak nötr bir parçacık, bir elektronun kütlesinin 1839 katı. Serbest durumdaki bir nöron kararsız bir parçacıktır; bir elektron ve bir antinötrino emisyonu ile bağımsız olarak bir protona dönüşür. Nötronların yarı ömrü (orijinal nötron sayısının yarısının bozunduğu süre) yaklaşık 12 dakikadır. Bununla birlikte, kararlı atom çekirdeği içinde bağlı bir durumda kararlıdır. Çekirdekteki toplam nükleon sayısına (protonlar ve nötronlar) kütle numarası (atom kütlesi - A) denir. Çekirdeği oluşturan nötronların sayısı, kütle ve yük sayıları arasındaki farka eşittir: N = A - Z.

Elektron- temel bir parçacık, en küçük kütlenin taşıyıcısı - 0.91095x10 -27 g ve en küçük elektrik yükü - 1.6021x10 -19 C. Bu negatif yüklü bir parçacıktır. Bir atomdaki elektronların sayısı, çekirdekteki protonların sayısına eşittir, yani. atom elektriksel olarak nötrdür.

pozitron– pozitif elektrik yüküne sahip bir temel parçacık, bir elektrona göre bir antiparçacık. Bir elektronun ve bir pozitronun kütlesi eşittir ve elektrik yükleri mutlak değerde eşittir, ancak zıt işaretlidir.

Farklı çekirdek türleri nüklid olarak adlandırılır. Bir nüklid, belirli sayıda proton ve nötron içeren bir atom türüdür. Doğada, aynı elementin farklı atom kütlelerine (kütle numaraları) sahip atomları vardır: 17 35 Cl, 17 37 Cl, vb. Bu atomların çekirdekleri aynı sayıda proton, ancak farklı sayıda nötron içerir. Aynı elementin çekirdek yükü aynı, kütle numaraları farklı olan atom çeşitlerine ne ad verilir? izotoplar . Aynı sayıda protona sahip, ancak nötron sayısında farklılık gösteren izotoplar, aynı elektron kabuğu yapısına sahiptir, yani. çok benzer kimyasal özellikler ve kimyasal elementlerin periyodik tablosunda aynı yeri işgal eder.

İzotoplar, sol üstte bulunan A indeksi ile karşılık gelen kimyasal elementin sembolü ile gösterilir - kütle numarası, bazen proton sayısı (Z) sol altta da verilir. Örneğin, fosforun radyoaktif izotopları sırasıyla 32P, 33P veya 1532P ve 1533P'dir. Elementin sembolünü belirtmeden bir izotopu belirlerken, elementin tanımlanmasından sonra kütle numarası verilir, örneğin fosfor - 32, fosfor - 33.

Çoğu kimyasal elementin birkaç izotopu vardır. Hidrojen izotopu 1H-protium'a ek olarak, ağır hidrojen 2H-döteryum ve süper ağır hidrojen 3H-trityum bilinmektedir. Uranyumun 11 izotopu vardır, doğal bileşiklerde bunlardan üçü vardır (uranyum 238, uranyum 235, uranyum 233). Sırasıyla 92 proton ve 146.143 ve 141 nötronları vardır.

Şu anda, 108 kimyasal elementin 1900'den fazla izotopu bilinmektedir. Bunlardan doğal izotoplar, radyoaktif ailelerin bir parçası olan tüm kararlı (yaklaşık 280 tane var) ve doğal izotopları (46 tane var) içerir. Gerisi yapaydır, çeşitli nükleer reaksiyonlar sonucunda yapay olarak elde edilirler.

"İzotoplar" terimi, yalnızca aynı elementin atomlarına, örneğin karbon izotopları 12 C ve 14 C'ye atıfta bulunulurken kullanılmalıdır. Farklı kimyasal elementlerin atomları kastediliyorsa, "nüklidler" teriminin kullanılması tavsiye edilir. örneğin, radyonüklidler 90 Sr, 131 J, 137 Cs.

.
Bazı nadir durumlarda, diğer parçacıkların bir nükleon yerine çekirdek görevi gördüğü kısa ömürlü egzotik atomlar oluşabilir.

Çekirdekteki proton sayısına yük numarası denir Z (\displaystyle Z)- bu sayı, Mendeleev'in tablosunda (Periyodik element sistemi) atomun ait olduğu elementin sıra numarasına eşittir. Çekirdekteki protonların sayısı, nötr bir atomun elektron kabuğunun yapısını ve dolayısıyla karşılık gelen elementin kimyasal özelliklerini belirler. Bir çekirdekteki nötron sayısına çekirdek denir. izotopik sayı N (\görüntü stili N). Proton sayıları aynı, nötron sayıları farklı olan çekirdeklere izotop denir. Nötron sayıları aynı, proton sayıları farklı olan çekirdeklere izoton denir. İzotop ve izoton terimleri, belirtilen çekirdekleri içeren atomlarla ilgili olarak ve ayrıca bir kimyasal elementin kimyasal olmayan çeşitlerini karakterize etmek için kullanılır. Bir çekirdekteki toplam nükleon sayısına kütle numarası denir. A (\görüntü stili A) (A = N + Z (\displaystyle A=N+Z)) ve yaklaşık olarak periyodik tabloda belirtilen bir atomun ortalama kütlesine eşittir. Aynı kütle numarasına ancak farklı proton-nötron bileşimine sahip nüklidlere izobarlar denir.

Herhangi bir kuantum sistemi gibi, çekirdekler yarı kararlı uyarılmış bir durumda olabilir ve bazı durumlarda böyle bir durumun ömrü yıllarla hesaplanır. Çekirdeklerin bu tür uyarılmış hallerine nükleer izomerler denir.

Ansiklopedik YouTube

1 / 5

✪ Atom çekirdeğinin yapısı. nükleer kuvvetler

✪ Nükleer kuvvetler Çekirdekteki parçacıkların bağlanma enerjisi Uranyum çekirdeklerinin bölünmesi Zincir reaksiyonu

✪ Nükleer reaksiyonlar

✪ Nükleer fizik - Bir atomun çekirdeğinin yapısı v1

✪ ATOM BOMBASI "YAĞ" NASIL ÇALIŞIR

altyazılar

Hikaye

Yüklü parçacıkların saçılması, bir noktada yoğunlaşmış merkezi bir elektrik yükünden oluşan ve eşit büyüklükte zıt elektriğin düzgün bir küresel dağılımı ile çevrili bir atom varsayılarak açıklanabilir. Atomun böyle bir yapısı ile, a- ve β-parçacıkları, atomun merkezinden yakın bir mesafeden geçtiklerinde, böyle bir sapma olasılığı küçük olmasına rağmen, büyük sapmalar yaşarlar.

Böylece Rutherford atom çekirdeğini keşfetti, o andan itibaren nükleer fizik başladı, atom çekirdeğinin yapısını ve özelliklerini inceledi.

Elementlerin kararlı izotoplarının keşfinden sonra, en hafif atomun çekirdeğine, tüm çekirdeklerin yapısal parçacığı rolü verildi. 1920'den beri, hidrojen atomunun çekirdeğinin resmi bir terimi vardır - proton. 1921'de Lisa Meitner, protonlar, elektronlar ve alfa parçacıklarından oluştuğu atom çekirdeğinin yapısının ilk proton-elektron modelini önerdi: 96 . Bununla birlikte, 1929'da bir "azot felaketi" oldu - W. Heitler ve G. Herzberg, nitrojen atomunun çekirdeğinin, proton-elektron modeli tarafından tahmin edildiği gibi, Fermi - Dirac istatistiklerine değil, Bose - Einstein istatistiklerine uyduğunu belirledi: 374 . Böylece, bu model, spinlerin ve çekirdeklerin manyetik momentlerinin ölçümlerinin deneysel sonuçlarıyla çelişiyordu. 1932'de James Chadwick, nötron adı verilen elektriksel olarak nötr yeni bir parçacık keşfetti. Aynı yıl, Ivanenko ve bağımsız olarak Heisenberg, çekirdeğin proton-nötron yapısı hakkında bir hipotez öne sürdüler. Daha sonra nükleer fiziğin ve uygulamalarının gelişmesiyle bu hipotez tamamen doğrulandı.

Atom çekirdeğinin yapısı teorileri

Fiziğin gelişme sürecinde atom çekirdeğinin yapısı için çeşitli hipotezler öne sürüldü; bununla birlikte, her biri yalnızca sınırlı bir dizi nükleer özelliği tanımlayabilir. Bazı modeller birbirini dışlayabilir.

En ünlüleri şunlardır:

Damla model çekirdek - 1936'da Niels Bohr tarafından önerildi.
Shell model nucleus - XX yüzyılın 30'larında önerildi.
Genelleştirilmiş Bohr-Mottelson modeli
Küme çekirdek modeli
Nükleon ilişkilerinin modeli
Süper akışkan çekirdek modeli
Çekirdeğin istatistiksel modeli

Nükleer Fizik

Atom çekirdeğinin yükleri ilk olarak 1913'te Henry Moseley tarafından belirlendi. Bilim adamı, deneysel gözlemlerini X-ışını dalga boyunun belirli bir sabite bağlı olarak yorumladı. Z (\displaystyle Z), elementten elemente birer değişir ve hidrojen için bire eşittir:

1 / λ = a Z − b (\displaystyle (\sqrt (1/\lambda ))=aZ-b), nerede

bir (\görüntü stili bir) ve b (\görüntü stili b)- kalıcı.

Moseley, deneylerinde bulunan, karakteristik X-ışını radyasyonunun dalga boyunu belirleyen ve elementin seri numarasıyla çakışan atomik sabitin, yalnızca olarak bilinen atom çekirdeğinin yükü olabileceği sonucuna vardı. hukuk Moseley .

Ağırlık

Nötron sayısındaki farklılıktan dolayı A − Z (\displaystyle A-Z) Bir elementin izotopları farklı kütlelere sahiptir M (A , Z) (\displaystyle M(A,Z)), çekirdeğin önemli bir özelliğidir. Nükleer fizikte, çekirdeklerin kütlesi genellikle atomik birim kütle ( a. yemek.), biri için e. m., 12 C çekirdeğinin kütlesinin 1/12'sini alır. Genellikle bir nüklid için verilen standart kütlenin, nötr bir atomun kütlesi olduğuna dikkat edilmelidir. Çekirdeğin kütlesini belirlemek için, tüm elektronların kütlelerinin toplamını atomun kütlesinden çıkarmak gerekir (elektronların çekirdeğe bağlanma enerjisini de hesaba katarsak daha doğru bir değer elde edilir). .

Ek olarak, nükleer fizikte genellikle enerjiye eşdeğer kütle kullanılır. Einstein ilişkisine göre, her bir kütle değeri M (\displaystyle M) toplam enerjiye karşılık gelir:

E = M c 2 (\displaystyle E=Mc^(2)), nerede c (\görüntü stili c)ışığın boşluktaki hızıdır.

a arasındaki oran. em ve joule cinsinden enerji eşdeğeri:

E 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)), E 1 = 931 , 494 (\displaystyle E_(1)=931.494).

yarıçap

Ağır çekirdeklerin bozunmasının analizi, Rutherford'un tahminini geliştirdi ve çekirdeğin yarıçapını basit bir ilişkiyle kütle numarasıyla ilişkilendirdi:

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

nerede bir sabittir.

Çekirdeğin yarıçapı tamamen geometrik bir özellik olmadığından ve öncelikle nükleer kuvvetlerin etki yarıçapı ile ilişkili olduğundan, değer r 0 (\displaystyle r_(0)) değerin elde edildiği analizdeki sürece bağlıdır R (\displaystyle R), ortalama değer r 0 = 1 , 23 ⋅ 10 − 15 (\displaystyle r_(0)=1,23\cdot 10^(-15)) m, böylece metre cinsinden çekirdek yarıçapı:

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

Çekirdek anları

Onu oluşturan nükleonlar gibi, çekirdeğin de kendi anları vardır.

Döndürmek

Nükleonların kendi mekanik momentleri veya dönüşleri olduğundan 1 / 2 (\görüntü stili 1/2), o zaman çekirdeklerin de mekanik momentleri olmalıdır. Ek olarak, nükleonlar, her bir nükleonun belirli bir momentum momenti ile de karakterize edilen yörünge hareketinde çekirdeğe katılır. Yörünge momentleri yalnızca tamsayı değerleri alır ℏ (\displaystyle \hbar )(sabit Dirac). Nükleonların tüm mekanik momentleri, hem spinler hem de orbitaller cebirsel olarak toplanır ve çekirdeğin spinini oluşturur.

Bir çekirdekteki nükleonların sayısı çok fazla olabilse de, çekirdeklerin spinleri genellikle küçüktür ve birkaç taneden fazla değildir. ℏ (\displaystyle \hbar ), aynı isimdeki nükleonların etkileşiminin özelliği ile açıklanmaktadır. Tüm eşleştirilmiş protonlar ve nötronlar, yalnızca dönüşleri birbirini iptal edecek şekilde etkileşime girer, yani çiftler her zaman antiparalel dönüşlerle etkileşime girer. Bir çiftin toplam yörünge momentumu da her zaman sıfırdır. Sonuç olarak, çift sayıda proton ve çift sayıda nötrondan oluşan çekirdeklerin mekanik bir momentumu yoktur. Sıfır olmayan dönüşler yalnızca bileşimlerinde eşlenmemiş nükleonlara sahip çekirdekler için mevcuttur, böyle bir nükleonun dönüşü kendi yörünge momentumuna eklenir ve bir miktar yarı tamsayı değerine sahiptir: 1/2, 3/2, 5/2. Tek-tek bileşimin çekirdekleri tamsayı spinlere sahiptir: 1, 2, 3, vb.

Manyetik moment

Spin ölçümleri, doğrudan kendileriyle ilgili manyetik momentlerin varlığı nedeniyle mümkün hale geldi. Manyetonlarla ölçülürler ve farklı çekirdekler için -2 ila +5 nükleer magnetonlardır. Nispeten büyük nükleon kütlesi nedeniyle, çekirdeklerin manyetik momentleri elektronlarınkine kıyasla çok küçüktür, bu nedenle onları ölçmek çok daha zordur. Döndürmeler gibi, manyetik momentler de spektroskopik yöntemlerle ölçülür, en doğru olanı nükleer manyetik rezonans yöntemidir.

Spin gibi çift-çift çiftlerin manyetik momenti sıfıra eşittir. Eşlenmemiş nükleonlara sahip çekirdeklerin manyetik momentleri, bu nükleonların içsel momentleri ve eşleşmemiş protonun yörünge hareketi ile ilişkili moment tarafından oluşturulur.

Elektrikli dört kutuplu moment

Bire eşit veya daha büyük bir dönüşe sahip atom çekirdeklerinin sıfır olmayan dört kutuplu momentleri vardır, bu da tam olarak küresel olmadıklarını gösterir. Dört kutuplu moment, çekirdek dönme ekseni boyunca uzatılırsa (iğ şeklindeki cisim) artı işaretine ve çekirdek dönme eksenine dik bir düzlemde gerilirse (merceksi cisim) eksi işaretine sahiptir. Pozitif ve negatif dört kutuplu momentlere sahip çekirdekler bilinmektedir. Sıfır olmayan bir dört kutuplu momente sahip bir çekirdeğin yarattığı elektrik alanında küresel simetrinin olmaması, atomik elektronların ek enerji seviyelerinin oluşmasına ve atomların spektrumlarında, aralarındaki mesafeler dört kutupluya bağlı olan aşırı ince yapı çizgilerinin görünmesine yol açar. an.

bağ enerjisi

Çekirdek kararlılığı

Kütle sayıları 50-60'tan büyük veya daha az olan nüklidler için ortalama bağlanma enerjisinin azalması gerçeğinden, küçük çekirdekler için olduğu sonucu çıkar. A (\görüntü stili A) füzyon işlemi enerjik olarak elverişlidir - termonükleer füzyon, kütle sayısında bir artışa yol açar ve büyük çekirdekler için A (\görüntü stili A)- bölünme süreci. Şu anda, enerjinin serbest bırakılmasına yol açan bu süreçlerin her ikisi de gerçekleştirilmiştir, ikincisi modern nükleer enerjinin temelidir ve ilki geliştirme aşamasındadır.

Ayrıntılı çalışmalar, çekirdeklerin kararlılığının da önemli ölçüde parametreye bağlı olduğunu göstermiştir. N/Z (\displaystyle N/Z)- nötron ve proton sayılarının oranı. En kararlı çekirdekler için ortalama N / Z ≈ 1 + 0,015A 2 / 3 (\displaystyle N/Z\yaklaşık 1+0,015A^(2/3)), bu nedenle hafif çekirdeklerin çekirdekleri en kararlıdır N ≈ Z (\ displaystyle N \ yaklaşık Z) ve kütle numarası arttıkça, protonlar arasındaki elektrostatik itme giderek daha belirgin hale gelir ve kararlılık bölgesi doğru kayar. N > Z (\displaystyle N>Z)(açıklayıcı şekle bakın).

Doğada bulunan kararlı nüklidler tablosuna bakacak olursak, bunların çift ve tek değerlere göre dağılımına dikkat edebiliriz. Z (\displaystyle Z) ve N (\görüntü stili N). Bu miktarların tek değerlerine sahip tüm çekirdekler, hafif nüklidlerin çekirdekleridir. 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))). Tek A'lı izobarlar arasında kural olarak sadece biri kararlıdır. hatta durumunda A (\görüntü stili A) genellikle iki, üç veya daha fazla kararlı izobar vardır, bu nedenle en kararlı olanlar çift-çift, en az - tektir. Bu fenomen, hem nötronların hem de protonların antiparalel dönüşlerle çiftler halinde kümelenme eğiliminde olduğunu gösterir, bu da bağlanma enerjisinin yukarıdaki bağımlılığının düzgünlüğünün ihlaline yol açar. A (\görüntü stili A) .

Böylece, proton veya nötron sayısının paritesi, izotoplar için nötron sayısında ve izotonlar için proton sayısında sırasıyla farklılık gösteren birkaç kararlı nüklidin var olma olasılığına yol açan belirli bir stabilite marjı yaratır. Ayrıca, ağır çekirdeklerin bileşimindeki nötron sayısının paritesi, nötronların etkisi altında bölünme yeteneklerini belirler.

nükleer kuvvetler

Nükleer kuvvetler, yalnızca küçük mesafelerde hareket eden büyük çekici kuvvetler olan nükleonları çekirdekte tutan kuvvetlerdir. Nükleer kuvvetlerin bir değişim karakteri atanmasıyla bağlantılı olarak (pi-mezonların yardımıyla) doygunluk özelliklerine sahiptirler. Nükleer kuvvetler spin bağımlıdır, elektrik yükünden bağımsızdır ve merkezi kuvvetler değildir.

çekirdek seviyeleri

Enerjinin herhangi bir değer alabildiği (sürekli spektrum olarak adlandırılan) serbest parçacıkların aksine, kuantum mekaniğine göre bağlı parçacıklar (yani kinetik enerjisi potansiyelin mutlak değerinden daha az olan parçacıklar) yalnızca belirli ayrık enerji değerlerine sahip durumlarda olmak, sözde ayrık spektrum. Çekirdek bir bağlı nükleon sistemi olduğundan, ayrı bir enerji spektrumuna sahiptir. Genellikle en düşük enerji durumundadır, buna denir ana. Enerji çekirdeğe aktarılırsa, enerjiye dönüşür. heyecanlı durum.

İlk yaklaşımda çekirdeğin enerji seviyelerinin konumu:

D = a e − b E ∗ (\displaystyle D=ae^(-b(\sqrt (E^(*)))))), nerede:

D (\görüntü stili D)- seviyeler arasındaki ortalama mesafe,

E ∗ (\displaystyle E^(*))çekirdeğin uyarılma enerjisidir,

bir (\görüntü stili bir) ve b (\görüntü stili b)- belirli bir çekirdek için sabit katsayılar:

bir (\görüntü stili bir)- ilk uyarılmış seviyeler arasındaki ortalama mesafe (hafif çekirdekler için yaklaşık 1 MeV, ağır çekirdekler için 0,1 MeV)

Her şeyin iç yapısı hakkında güvenilir verilerin ortaya çıkmasından çok önce, Yunan düşünürleri maddeyi sürekli hareket halinde olan en küçük ateşli parçacıklar biçiminde hayal ettiler. Muhtemelen, dünya düzenine ilişkin bu vizyon, tamamen mantıksal sonuçlardan türetilmiştir. Bu ifade için biraz saflık ve mutlak kanıt eksikliğine rağmen, doğru olduğu ortaya çıktı. Bilim adamları cesur bir tahmini ancak yirmi üç yüzyıl sonra doğrulayabilmiş olsalar da.

atomların yapısı

19. yüzyılın sonunda içinden akım geçen bir deşarj tüpünün özellikleri araştırılmıştır. Gözlemler, iki parçacık akımının yayıldığını göstermiştir:

Katot ışınlarının negatif parçacıklarına elektron adı verildi. Daha sonra, birçok işlemde aynı yük-kütle oranına sahip parçacıklar bulundu. Elektronlar, iyonların ve atomların bombardımanıyla kolayca ayrılan çeşitli atomların evrensel bileşenleri gibi görünüyordu.

Pozitif yük taşıyan parçacıklar, bir veya daha fazla elektron kaybettikten sonra atom parçalarıyla temsil edildi. Aslında pozitif ışınlar, negatif parçacıklardan yoksun ve dolayısıyla pozitif yüke sahip atom gruplarıydı.

Thompson modeli

Deneylere dayanarak, pozitif ve negatif parçacıkların atomun özünü temsil ettiği, bileşenleri olduğu bulundu. İngiliz bilim adamı J. Thomson teorisini önerdi. Ona göre, atomun ve atom çekirdeğinin yapısı, içindeki negatif yüklerin, kekteki kuru üzümler gibi pozitif yüklü bir topa sıkıştırıldığı bir tür kütleydi. Şarj telafisi pastayı elektriksel olarak nötr hale getirdi.

Rutherford modeli

Alfa parçacıklarından sonra kalan izleri analiz eden genç Amerikalı bilim adamı Rutherford, Thompson modelinin kusurlu olduğu sonucuna vardı. Bazı alfa parçacıkları küçük açılarla saptırıldı - 5-10 o . Nadir durumlarda, alfa parçacıkları 60-80 o gibi büyük açılarda saptırıldı ve istisnai durumlarda açılar çok büyüktü - 120-150 o . Thompson'ın atom modeli böyle bir farkı açıklayamıyordu.

Rutherford, atomun yapısını ve atom çekirdeğini açıklayan yeni bir model önerir. Süreçlerin fiziği, bir atomun %99 oranında boş olması gerektiğini, küçük bir çekirdeğin ve onun etrafında dönen, yörüngelerde hareket eden elektronların olması gerektiğini belirtir.

Çarpışmalar sırasındaki sapmaları, atom parçacıklarının kendi elektrik yüklerine sahip olması gerçeğiyle açıklar. Atomik elementler, yüklü parçacıkların bombardımanının etkisi altında, makro kozmosta sıradan yüklü cisimler gibi davranırlar: aynı yüklere sahip parçacıklar birbirini iter ve zıt yüklere sahip olduklarında çekerler.

atomların durumu

Geçen yüzyılın başında, ilk parçacık hızlandırıcıları piyasaya sürüldüğünde, atom çekirdeğinin yapısını ve atomun kendisini açıklayan tüm teoriler deneysel olarak doğrulanmayı bekliyordu. O zamana kadar, alfa ve beta ışınlarının atomlarla etkileşimleri zaten kapsamlı bir şekilde incelenmişti. 1917 yılına kadar atomların ya kararlı ya da radyoaktif olduğuna inanılıyordu. Kararlı atomlar bölünemez, radyoaktif çekirdeklerin bozunması kontrol edilemez. Ancak Rutherford bu görüşü çürütmeyi başardı.

İlk proton

1911'de E. Rutherford, tüm çekirdeklerin temeli hidrojen atomu olan aynı elementlerden oluştuğu fikrini ortaya attı. Bu fikir, maddenin yapısıyla ilgili önceki çalışmaların önemli bir sonucuyla ortaya çıktı: tüm kimyasal elementlerin kütleleri, iz bırakmadan hidrojen kütlesine bölünür. Yeni varsayım, atom çekirdeğinin yapısını yeni bir şekilde görmemizi sağlayan benzeri görülmemiş olasılıklar yarattı. Nükleer reaksiyonlar, yeni hipotezi doğrulamak veya çürütmek zorundaydı.

1919'da nitrojen atomlarıyla deneyler yapıldı. Rutherford, onları alfa parçacıklarıyla bombardıman ederek inanılmaz bir sonuç elde etti.

N atomu alfa parçacığını emdi, sonra bir oksijen atomu O 17'ye dönüştü ve bir hidrojen çekirdeği yaydı. Bu, bir elementin atomunun diğerine ilk yapay dönüşümüydü. Böyle bir deneyim, atom çekirdeğinin yapısının, mevcut süreçlerin fiziğinin diğer nükleer dönüşümleri gerçekleştirmeyi mümkün kıldığına dair umut verdi.

Bilim adamı deneylerinde parıldama yöntemini kullandı - flaşlar. Parlamaların sıklığından, atom çekirdeğinin bileşimi ve yapısı, doğan parçacıkların özellikleri, atom kütleleri ve seri numaraları hakkında sonuçlar çıkardı. Bilinmeyen parçacık, Rutherford tarafından proton olarak adlandırıldı. Tek elektronundan sıyrılmış bir hidrojen atomunun tüm özelliklerine sahipti - tek bir pozitif yük ve buna karşılık gelen bir kütle. Böylece hidrojenin protonu ile çekirdeğinin aynı parçacıklar olduğu kanıtlanmış oldu.

1930'da, ilk büyük hızlandırıcılar yapılıp piyasaya sürüldüğünde, Rutherford'un atom modeli test edildi ve kanıtlandı: Her hidrojen atomu, konumu belirlenemeyen yalnız bir elektrondan ve içinde yalnız bir pozitif proton bulunan gevşek bir atomdan oluşur. . Protonlar, elektronlar ve alfa parçacıkları bombalandıklarında bir atomdan fırlayabildikleri için, bilim adamları bunların herhangi bir atom çekirdeğinin bileşenleri olduğunu düşündüler. Ancak çekirdek atomunun böyle bir modeli kararsız görünüyordu - elektronlar çekirdeğe sığamayacak kadar büyüktü, ayrıca momentum yasasının ihlali ve enerjinin korunumu ile ilgili ciddi zorluklar vardı. Bu iki yasa, katı muhasebeciler gibi, bombardıman sırasında momentumun ve kütlenin bilinmeyen bir yönde kaybolduğunu söylüyordu. Bu kanunlar genel kabul gördüğü için böyle bir sızıntıya açıklama bulmak gerekiyordu.

nötronlar

Dünyanın dört bir yanındaki bilim adamları, atom çekirdeğinin yeni bileşenlerini keşfetmeyi amaçlayan deneyler yaptılar. 1930'larda Alman fizikçiler Becker ve Bothe berilyum atomlarını alfa parçacıklarıyla bombaladılar. Bu durumda, G-ışınları olarak adlandırılmaya karar verilen bilinmeyen bir radyasyon kaydedildi. Ayrıntılı çalışmalar, yeni ışınların bazı özelliklerini ortaya çıkardı: kesinlikle düz bir çizgide yayılabilirler, elektrik ve manyetik alanlarla etkileşime girmezler ve yüksek bir nüfuz etme gücüne sahiptirler. Daha sonra, bu tür radyasyonu oluşturan parçacıklar, alfa parçacıklarının diğer elementlerle (bor, krom ve diğerleri) etkileşiminde bulundu.

Chadwick'in hipotezi

Ardından Rutherford'un meslektaşı ve öğrencisi olan James Chadwick, Nature dergisinde daha sonra ünlenen kısa bir haber verdi. Chadwick, yeni radyasyonun, her biri yaklaşık olarak bir protonun kütlesine eşit bir kütleye sahip nötr parçacıklardan oluşan bir akım olduğunu varsayarsak, korunum yasalarındaki çelişkilerin kolayca çözülebileceğine dikkat çekti. Bu varsayımı göz önünde bulunduran fizikçiler, atom çekirdeğinin yapısını açıklayan hipotezi önemli ölçüde tamamladılar. Kısaca eklemelerin özü, yeni bir parçacığa ve onun atomun yapısındaki rolüne indirgenmiştir.

nötronun özellikleri

Keşfedilen parçacığa "nötron" adı verildi. Yeni keşfedilen parçacıklar, kendi etraflarında elektromanyetik alanlar oluşturmadılar ve enerji kaybetmeden maddeden kolayca geçtiler. Hafif atom çekirdeği ile nadir çarpışmalarda, nötron, enerjisinin önemli bir bölümünü kaybederek çekirdeği atomdan çıkarabilir. Atom çekirdeğinin yapısı, her maddede farklı sayıda nötron bulunduğunu varsayıyordu. Aynı nükleer yüke ancak farklı nötron sayılarına sahip atomlara izotop denir.

Nötronlar, alfa parçacıkları için mükemmel bir ikame görevi gördü. Şu anda, atom çekirdeğinin yapısını incelemek için kullanılıyorlar. Kısaca, bilim için önemleri tarif edilemez, ancak fizikçilerin bilinen neredeyse tüm elementlerin izotoplarını elde edebilmeleri, atom çekirdeklerinin nötronlar tarafından bombardımanı sayesinde oldu.

Atom çekirdeğinin bileşimi

Şu anda, atom çekirdeğinin yapısı, nükleer kuvvetler tarafından bir arada tutulan bir proton ve nötron koleksiyonudur. Örneğin, bir helyum çekirdeği iki nötron ve iki protondan oluşan bir yığındır. Hafif elementler neredeyse eşit sayıda proton ve nötrona sahipken, ağır elementler çok daha fazla sayıda nötrona sahiptir.

Çekirdeğin yapısının bu resmi, hızlı protonlara sahip modern büyük hızlandırıcılarda yapılan deneylerle doğrulanmıştır. Protonların elektrik itme kuvvetleri, yalnızca çekirdeğin kendisinde etkili olan kuvvetli kuvvetler tarafından dengelenir. Nükleer kuvvetlerin doğası henüz tam olarak anlaşılamamış olsa da, varlıkları pratik olarak kanıtlanmıştır ve atom çekirdeğinin yapısını tam olarak açıklamaktadır.

Kütle ve enerji arasındaki ilişki

1932'de bir bulut odası, bir elektron kütlesine sahip pozitif yüklü parçacıkların varlığını kanıtlayan harika bir fotoğraf yakaladı.

Bundan önce, pozitif elektronlar teorik olarak P. Dirac tarafından tahmin ediliyordu. Kozmik radyasyonda gerçek bir pozitif elektron da keşfedildi. Yeni parçacığa pozitron adı verildi. İkiziyle - bir elektronla çarpıştığında, yok olma meydana gelir - iki parçacığın karşılıklı olarak yok olması. Bu, belirli bir miktarda enerji açığa çıkarır.

Böylece, makrokozmos için geliştirilen teori, maddenin en küçük öğelerinin davranışını açıklamak için tamamen uygundu.

atom çekirdeği atomun proton ve nötronlardan oluşan merkezi kısmıdır (toplu olarak adlandırılır) nükleonlar).

Çekirdek, pasajı incelerken 1911'de E. Rutherford tarafından keşfedildi. α -madde yoluyla parçacıklar. Bir atomun neredeyse tüm kütlesinin (%99,95) çekirdekte yoğunlaştığı ortaya çıktı. Atom çekirdeğinin boyutu, elektron kabuğunun boyutundan 10.000 kat daha küçük olan 10 -1 3 -10 - 12 cm mertebesindedir.

E. Rutherford tarafından önerilen atomun gezegen modeli ve onun hidrojen çekirdeklerine ilişkin deneysel gözlemi geçersiz oldu. α - diğer elementlerin çekirdeklerinden gelen parçacıklar (1919-1920), bilim adamını şu fikre götürdü: proton. Proton terimi, XX yüzyılın 20'li yıllarının başlarında tanıtıldı.

Proton (Yunancadan. protonlar- ilk, sembol p) kararlı bir temel parçacık, bir hidrojen atomunun çekirdeğidir.

Proton- yükü mutlak değer olarak bir elektronun yüküne eşit olan pozitif yüklü bir parçacık e\u003d 1.6 10 -1 9 Cl. Bir protonun kütlesi, bir elektronun kütlesinin 1836 katıdır. Bir protonun kalan kütlesi m p= 1,6726231 10 -27 kg = 1,007276470 amu

Çekirdekteki ikinci parçacık nötron.

Nötron (lat. nötr- ne biri ne de diğeri, bir sembol n) yükü olmayan, yani nötr olan temel bir parçacıktır.

Nötronun kütlesi elektronun kütlesinin 1839 katıdır. Bir nötronun kütlesi neredeyse bir protonunkine eşittir (biraz daha büyüktür): serbest bir nötronun kalan kütlesi m n= 1,6749286 10 -27 kg = 1,0008664902 amu ve proton kütlesini 2,5 elektron kütlesi kadar aşar. Nötron, ortak adı altında protonla birlikte nükleon atom çekirdeğinin bir parçasıdır.

Nötron, 1932'de E. Rutherford'un öğrencisi D. Chadwig tarafından berilyum bombardımanı sırasında keşfedildi. α -parçacıklar. Ortaya çıkan yüksek nüfuz gücüne sahip radyasyon (10-20 cm kalınlığında kurşun levhadan yapılmış bir engeli aştı) parafin levhadan geçerken etkisini yoğunlaştırdı (şekle bakın). Joliot-Curie'nin bulut odasındaki izlerden bu parçacıkların enerjisine ilişkin tahminleri ve ek gözlemler, bunun olduğu ilk varsayımı ortadan kaldırmayı mümkün kıldı. γ -kuantum. Nötron adı verilen yeni parçacıkların büyük nüfuz etme gücü, elektriksel nötrlükleriyle açıklandı. Sonuçta, yüklü parçacıklar aktif olarak madde ile etkileşime girer ve enerjilerini hızla kaybeder. Nötronların varlığı, D. Chadwig'in deneylerinden 10 yıl önce E. Rutherford tarafından tahmin edildi. vuruşta α - berilyum çekirdeğindeki parçacıklar, aşağıdaki reaksiyon meydana gelir:

İşte nötronun simgesi; yükü sıfıra eşittir ve bağıl atomik kütle yaklaşık olarak bire eşittir. Bir nötron kararsız bir parçacıktır: ~ 15 dakikalık bir sürede serbest bir nötron. bir protona, bir elektrona ve bir nötrinoya - durağan kütlesi olmayan bir parçacık - bozunur.

1932'de J. Chadwick tarafından nötronun keşfinden sonra, D. Ivanenko ve W. Heisenberg bağımsız olarak önerdiler. çekirdeğin proton-nötron (nükleon) modeli. Bu modele göre çekirdek proton ve nötronlardan oluşur. proton sayısı Z D. I. Mendeleev tablosundaki elementin seri numarası ile çakışmaktadır.

çekirdek yükü Q proton sayısı ile belirlenir Z, çekirdeğin bir parçası olan ve elektron yükünün mutlak değerinin bir katı olan e:

S = + Ze.

Sayı Z aranan nükleer şarj numarası veya atomik numara.

Çekirdeğin kütle numarası ANCAK toplam nükleon sayısı, yani içerdiği protonlar ve nötronlar olarak adlandırılır. Bir çekirdekteki nötronların sayısı harfle gösterilir. N. Yani kütle numarası:

A = Z + N

Nükleonlara (proton ve nötron) bire eşit bir kütle numarası atanır ve elektrona sıfır değeri atanır.

Çekirdeğin bileşimi fikri de keşifle kolaylaştırıldı. izotoplar.

İzotoplar (Yunancadan. isos eşit, aynı ve topoa- yer) - bunlar, atom çekirdeği aynı sayıda protona sahip olan aynı kimyasal elementin atom çeşitleridir ( Z) ve farklı sayıda nötron ( N).

Bu tür atomların çekirdeklerine izotoplar da denir. izotoplar nüklidler bir eleman. Nüklit (lat. çekirdek- çekirdek) - verilen numaralara sahip herhangi bir atom çekirdeği (sırasıyla bir atom) Z ve N. Nüklitlerin genel tanımı ……'dir. nerede X- bir kimyasal elementin sembolü, A=Z+N- kütle Numarası.

İzotoplar, Elementlerin Periyodik Tablosunda aynı yeri işgal eder, bu nedenle isimleri. Kural olarak, izotoplar nükleer özelliklerinde (örneğin, nükleer reaksiyonlara girme yeteneklerinde) önemli ölçüde farklılık gösterir. İzotopların kimyasal (ve neredeyse eşit derecede fiziksel) özellikleri aynıdır. Bu, bir elementin kimyasal özelliklerinin çekirdeğin yükü tarafından belirlenmesiyle açıklanır, çünkü atomun elektron kabuğunun yapısını etkileyen bu yüktür.

İstisna, hafif elementlerin izotoplarıdır. hidrojen izotopları 1 H — protium, 2 H— döteryum, 3 H — trityum kütleleri o kadar farklıdır ki fiziksel ve kimyasal özellikleri farklıdır. Döteryum kararlıdır (yani radyoaktif değildir) ve sıradan hidrojende küçük bir safsızlık (1:4500) olarak bulunur. Döteryum oksijenle birleşerek ağır su oluşturur. Normal atmosfer basıncında 101.2°C'de kaynar ve +3.8°C'de donar. trityum β yaklaşık 12 yıllık bir yarı ömre sahip radyoaktiftir.

Tüm kimyasal elementlerin izotopları vardır. Bazı elementlerin yalnızca kararsız (radyoaktif) izotopları vardır. Tüm elementler için yapay olarak radyoaktif izotoplar elde edilmiştir.

Uranyum izotopları. Uranyum elementinin iki izotopu vardır - kütle numaraları 235 ve 238'dir. İzotop, daha yaygın olanın yalnızca 1/140'ı kadardır.

kromatin

1) heterokromatin;

2) ökromatin.

heterokromatin

Yapısal

İsteğe bağlı

Ökromatin

a) histon proteinleri;

b) histon olmayan proteinler.

sen Histon proteinleri (histonlar

sen Histon olmayan proteinler

çekirdekçik

ЁBoyut - 1-5 mikron.

Form küreseldir.

taneli bileşen

lifli

nükleer zarf

1. Dış nükleer zar (m.nükleer eksterna),

iç çekirdek zarı

Özellikler:

Karyoplazma

hücre üremesi

nükleer cihaz

Çekirdek, olgun eritrositler ve bitki elek tüpleri dışında tüm ökaryotik hücrelerde bulunur. Hücreler genellikle tek bir çekirdeğe sahiptir, ancak bazen çok çekirdekli hücreler bulunur.

Çekirdek küresel veya ovaldir.

Bazı hücreler segmentli çekirdeklere sahiptir. Çekirdeklerin boyutu 3 ila 10 mikron çapındadır. Çekirdek, hücrenin yaşamı için gereklidir. Hücre aktivitesini düzenler. Çekirdek, DNA'da bulunan kalıtsal bilgileri depolar. Bu bilgi çekirdek sayesinde hücre bölünmesi sırasında yavru hücrelere iletilir. Çekirdek, hücrede sentezlenen proteinlerin özgüllüğünü belirler. Çekirdek, işlevleri için gerekli olan birçok protein içerir. RNA çekirdekte sentezlenir.

hücre çekirdeği içerir zar, nükleer özsu, bir veya daha fazla nükleol ve kromatin.

fonksiyonel rol nükleer zarf genetik materyalin izolasyonu (kromozom)çok sayıda metabolik reaksiyonun yanı sıra çekirdek ve sitoplazmanın ikili etkileşimlerinin düzenlenmesi ile sitoplazmadan ökaryotik hücre. Nükleer zarf, aralarında bulunan dış ve iç olmak üzere iki zardan oluşur. perinükleer (perinükleer) boşluk. İkincisi, sitoplazmik retikulumun tübülleri ile iletişim kurabilir. dış zar Nükleer zarf, hücrenin sitoplazması ile doğrudan temas halindedir ve uygun ER membran sistemine atfedilmesine izin veren bir dizi yapısal özelliğe sahiptir. Ergastoplazmanın zarlarında olduğu gibi çok sayıda ribozom içerir. Nükleer zarfın iç zarı, yüzeyinde ribozomlara sahip değildir, ancak yapısal olarak ribozomlarla ilişkilidir. nükleer tabaka- nükleer protein matrisinin lifli periferik tabakası.

Nükleer zarf şunları içerir: nükleer gözenekler 80-90 nm çapında, iki nükleer zarın çok sayıda füzyon bölgesi nedeniyle oluşur ve olduğu gibi tüm nükleer zarın delikleri boyunca yuvarlanır. Gözenekler, maddelerin sitoplazma içine ve dışına taşınmasında önemli bir rol oynar. Nükleer gözenek kompleksi (NPC) yaklaşık 120 nm çapında belirli bir yapıya sahiptir (1000'den fazla proteinden oluşur - nükleoporinler, kütlesi ribozomdan 30 kat daha büyük olan), bu, maddelerin ve yapıların nükleer-sitoplazmik hareketlerinin düzenlenmesi için karmaşık bir mekanizmayı gösterir. Nükleer-sitoplazmik taşıma sürecinde, nükleer gözenekler, belirli bir büyüklükteki parçacıkları bir konsantrasyon gradyanı (iyonlar, karbonhidratlar, nükleotidler, ATP, hormonlar, 60 kDa'ya kadar proteinler) boyunca pasif olarak geçiren bir tür moleküler elek görevi görür. Gözenekler kalıcı oluşumlar değildir. Gözenek sayısı, en büyük nükleer aktivite döneminde artar. Gözeneklerin sayısı hücrenin işlevsel durumuna bağlıdır. Hücredeki sentetik aktivite ne kadar yüksekse, sayıları o kadar fazladır. Hemoglobinin yoğun bir şekilde oluştuğu ve biriktiği eritroblastlardaki alt omurgalılarda, nükleer zarfın 1 μm2'si başına yaklaşık 30 gözenek olduğu hesaplanmıştır. Çekirdekleri tutan bu hayvanların olgun eritrositlerinde, zarın 1 μg'ı başına beş adede kadar gözenek kalır, yani. 6 kat daha az.

Tüy kompleksi bölgesinde, sözde yoğun levha - nükleer zarfın iç zarının tüm uzunluğu boyunca uzanan bir protein tabakası. Bu yapı öncelikle destekleyici bir işlev görür, çünkü onun varlığında nükleer zarfın her iki zarı da yok edilse bile çekirdeğin şekli korunur. Ayrıca, yoğun levhanın maddesiyle olan düzenli bağlantının, interfaz çekirdeğindeki kromozomların düzenli düzenlenmesine katkıda bulunduğu varsayılmaktadır.

Nükleer özsuyu (karyoplazma veya matris)- çekirdeğin iç içeriği, hyaloplazmadan daha viskoz olan proteinlerin, nükleotitlerin, iyonların bir çözeltisidir. Ayrıca fibriler proteinler içerir. Karyoplazma nükleol ve kromatin içerir. Nükleer sıvı, çekirdeğin iç ortamını oluşturur ve bu nedenle genetik materyalin normal işleyişini sağlamada önemli bir rol oynar. Nükleer suyun bileşimi şunları içerir: ipliksi, veya proteinler, destek fonksiyonunun performansının ilişkili olduğu: matris ayrıca burada işlenen ve mRNA'ya dönüşen genetik bilginin transkripsiyonunun birincil ürünlerini - heteronükleer RNA (hnRNA) içerir.

çekirdekçik- çekirdeğin zorunlu bir bileşeni, fazlar arası çekirdeklerde bulunur ve küre şeklinde küçük cisimlerdir. Çekirdekçik çekirdekten daha yoğundur. Nükleolde, rRNA'nın sentezi, diğer RNA türleri ve alt birimlerin oluşumu gerçekleşir. ribozom. Nükleollerin ortaya çıkışı, nükleolar düzenleyiciler adı verilen belirli kromozom bölgeleri ile ilişkilidir. Nükleol sayısı, nükleolar düzenleyicilerin sayısına göre belirlenir. rRNA genleri içerirler. rRNA genleri, bir veya daha fazla kromozomun (insanlarda 13-15 ve 21-22 çift) belirli bölgelerini (hayvan türüne bağlı olarak) işgal eder - nükleolar düzenleyiciler, nükleollerin oluştuğu yer. Metafaz kromozomlarındaki bu tür bölgeler daralma gibi görünür ve buna denir. ikincil daralmalar. Bir elektron mikroskobu kullanılarak, çekirdekçikte filamentli ve granüler bileşenler ortaya çıkar. Filamentli (fibriler) bileşen, daha sonra olgun rRNA'nın daha küçük moleküllerinin oluşturulduğu protein kompleksleri ve dev RNA öncü molekülleri ile temsil edilir. Olgunlaşma sürecinde fibriller, granüler bileşeni temsil eden ribonükleoprotein tanelerine (granüller) dönüştürülür.

Topak şeklinde kromatin yapıları, nükleoplazmaya dağılmış olarak, varoluşun fazlar arası bir formu vardır. kromozomlar hücreler.

ribozom - 20-30 nm çapında yuvarlak bir ribonükleoprotein partikülüdür. Ribozomlar, zar dışı hücre organelleridir. Ribozomlar, amino asit kalıntılarını polipeptit zincirlerinde birleştirir (protein sentezi). Ribozomlar çok küçük ve çoktur.

Kombinasyonu haberci (haberci) RNA (mRNA) varlığında meydana gelen küçük ve büyük alt birimlerden oluşur. Küçük alt birim, protein molekülleri ve bir ribozomal RNA (rRNA) molekülü içerirken, ikincisi proteinler ve üç rRNA molekülü içerir. Eşit miktarlarda protein ve rRNA, ribozomların oluşumuna katılır. rRNA nükleolusta sentezlenir.

Bir mRNA molekülü genellikle birkaç ribozomu bir boncuk dizisi gibi birleştirir. Böyle bir yapı denir polisom. Polisomlar, sitoplazmanın temel maddesinde serbestçe bulunur veya kaba sitoplazmik retikulumun zarlarına bağlanır. Her iki durumda da, aktif protein sentezi için bir yer olarak hizmet ederler. Bir yandan embriyonik farklılaşmamış ve tümör hücrelerinde ve diğer yandan yetişkin bir organizmanın özelleşmiş hücrelerinde serbest ve zara bağlı polisomların sayısının oranının karşılaştırılması, proteinlerin hyaloplazmik üzerinde oluştuğu sonucuna yol açtı. bu hücrenin kendi ihtiyaçları için ("ev" kullanımı için) polisomlar, granüler ağ proteinlerinin polisomlarında ise hücreden çıkarılan ve vücudun ihtiyaçları için kullanılan (örneğin, sindirim enzimleri, anne sütü) proteinler sentezlenir. proteinler). Ribozomlar, sitoplazmada serbestçe yerleştirilebilir veya kaba ER'nin bir parçası olarak endoplazmik retikulum ile ilişkilendirilebilir.ER zarına bağlı ribozomlarda oluşan proteinler genellikle ER tanklarına girer. Serbest ribozomlarda sentezlenen proteinler hyaloplazmada kalır. Örneğin hemoglobin, eritrositlerdeki serbest ribozomlarda sentezlenir. Ribozomlar ayrıca mitokondri, plastidler ve prokaryotik hücrelerde de bulunur.

Önceki11121314151617181920212223242526Sonraki

DAHA FAZLA GÖSTER:

Çekirdeğin yapısı ve kimyasal bileşimi

Çekirdek, kromatin, çekirdekçik, karyoplazma (nükleoplazma) ve nükleer zarftan oluşur.

Bölünen bir hücrede, çoğu durumda bir çekirdek vardır, ancak iki çekirdekli hücreler (karaciğer hücrelerinin %20'si çift çekirdeklidir) ve ayrıca çok çekirdekli (kemik dokusu osteoklastları) vardır.

ЁBoyutlar - 3-4 ila 40 mikron aralığındadır.

Her hücre tipi, çekirdeğin hacminin sitoplazmanın hacmine sabit bir oranı ile karakterize edilir. Bu orana Hertwing indeksi denir. Bu indeksin değerine bağlı olarak hücreler iki gruba ayrılır:

1. nükleer - Hertwing indeksi daha önemlidir;

2. sitoplazmik - Hertwing indeksi önemsiz değerlere sahiptir.

Yoform - küresel, çubuk şeklinde, fasulye şeklinde, halka şeklinde, parçalı olabilir.

Yol yerelleştirme - çekirdek her zaman hücrede belirli bir yerde bulunur. Örneğin midenin silindirik hücrelerinde bazal pozisyondadır.

Bir hücredeki çekirdek iki durumda olabilir:

a) mitotik (bölünme sırasında);

b) interfaz (bölümler arasında).

Canlı bir hücrede, fazlar arası çekirdek optik olarak boş gibi görünür; sadece çekirdekçik bulunur. Çekirdeğin iplikler, taneler şeklindeki yapıları ancak hücreye zarar verici faktörler etki ettiğinde, paranekroz durumuna (yaşamla ölüm arasında sınırda bir durum) girdiğinde gözlemlenebilir. Bu durumdan hücre normal yaşama dönebilir veya ölebilir. Hücre ölümünden sonra, morfolojik olarak çekirdekte aşağıdaki değişiklikler ayırt edilir:

1) karyopiknoz - çekirdeğin sıkışması;

2) karyoreksis - çekirdeğin ayrışması;

3) karyoliz - çekirdeğin çözünmesi.

İşlevler: 1) genetik bilginin depolanması ve iletilmesi,

2) protein biyosentezi, 3) ribozom alt birimlerinin oluşumu.

kromatin

Kromatin (Yunanca kroma - renkli boya), temel boyalarla çok iyi boyanan ve her hücre tipi için çekirdeğin kromatin modelini belirleyen, fazlar arası çekirdeğin ana yapısıdır.

Çeşitli boyalarla ve özellikle ana boyalarla iyi lekelenme kabiliyeti nedeniyle, çekirdeğin bu bileşenine "kromatin" adı verildi (Flemming 1880).

Kromatin, kromozomların yapısal bir analoğudur ve interfaz çekirdeğinde vücudun taşıyıcı DNA'sıdır.

Morfolojik olarak iki tür kromatin ayırt edilir:

1) heterokromatin;

2) ökromatin.

heterokromatin(heterokromatin), interfazda kısmen yoğunlaşmış kromozom parçalarına karşılık gelir ve işlevsel olarak aktif değildir. Bu kromatin çok iyi boyanır ve histolojik preparatlarda görülebilen bu kromatindir.

Heterokromatin, sırayla, ayrılır:

1) yapısal; 2) isteğe bağlı.

Yapısal heterokromatin, sürekli olarak yoğun bir durumda olan kromozomların segmentleridir.

İsteğe bağlı heterokromatin, yoğunlaşmayı azaltabilen ve ökromatine dönüşebilen heterokromatindir.

Ökromatin- bunlar, interfazda yoğunlaşmış kromozom bölgeleridir. Bu çalışan, işlevsel olarak aktif bir kromatindir. Bu kromatin boyanmaz ve histolojik preparatlarda saptanmaz.

Mitoz sırasında, tüm ökromatin maksimum düzeyde yoğunlaşır ve kromozomların bir parçası haline gelir. Bu süre zarfında, kromozomlar herhangi bir sentetik işlev gerçekleştirmezler. Bu bağlamda, hücre kromozomları iki yapısal ve işlevsel durumda olabilir:

1) aktif (çalışıyor), bazen kısmen veya tamamen yoğunlaşırlar ve çekirdeğe katılımlarıyla, transkripsiyon ve yeniden çoğaltma süreçleri meydana gelir;

2) inaktif (çalışmayan, metabolik dinlenme), maksimum yoğunlukta olduklarında, genetik materyalin yavru hücrelere dağıtım ve transfer işlevini yerine getirirler.

Bazen, bazı durumlarda, interfaz sırasında tüm kromozom, pürüzsüz heterokromatin gibi görünürken, yoğun bir durumda kalabilir. Örneğin, kadın vücudunun somatik hücrelerinin X kromozomlarından biri, embriyogenezin ilk aşamalarında (bölünme sırasında) heterokromatizasyona tabidir ve işlev görmez. Bu kromatine cinsiyet kromatini veya Barr cisimcikleri denir.

Farklı hücrelerde cinsiyet kromatini farklı bir görünüme sahiptir:

a) nötrofilik lökositlerde - bir tür baget;

b) mukozanın epitel hücrelerinde - yarım küre şeklindeki bir yumru görünümü.

Cinsiyet kromatini tayini, genetik cinsiyeti belirlemek ve ayrıca bir bireyin karyotipindeki X kromozomlarının sayısını belirlemek için kullanılır (cinsiyet kromatin cisimlerinin sayısı + 1'e eşittir).

Elektron mikroskobik çalışmalar, izole interfaz kromatin preparatlarının, 10 nm kalınlığında fibrillerden oluşan 20-25 nm kalınlığında temel kromozomal fibriller içerdiğini göstermiştir.

Kimyasal olarak, kromatin fibrilleri, aşağıdakileri içeren karmaşık deoksiribonükleoprotein kompleksleridir:

b) özel kromozomal proteinler;

DNA, protein ve RNA'nın kantitatif oranı 1:1.3:0.2'dir. DNA'nın kromatin preparasyonundaki payı %30-40'tır. Tek tek doğrusal DNA moleküllerinin uzunluğu dolaylı sınırlar içinde değişir ve yüzlerce mikrometreye ve hatta santimetreye ulaşabilir. Bir insan hücresinin tüm kromozomlarındaki DNA moleküllerinin toplam uzunluğu yaklaşık 170 cm'dir, bu da 6x10-12g'ye karşılık gelir.

Kromatin proteinleri, kuru kütlesinin %60-70'ini oluşturur ve iki grupla temsil edilir:

a) histon proteinleri;

b) histon olmayan proteinler.

sen Histon proteinleri (histonlar) - bazik amino asitler (esas olarak lizin, arginin) içeren alkali proteinler, DNA molekülünün uzunluğu boyunca bloklar halinde düzensiz bir şekilde düzenlenmiştir. Bir blok, nükleozomu oluşturan 8 histon molekülü içerir. Nükleozomun boyutu yaklaşık 10 nm'dir. Nükleozom, DNA'nın sıkıştırılması ve aşırı sarılmasıyla oluşturulur, bu da kromozom fibril uzunluğunun yaklaşık 5 kat kısalmasına yol açar.

sen Histon olmayan proteinler Histon sayısının %20'sini oluşturur ve fazlar arası çekirdeklerde çekirdek içinde nükleer protein matrisi adı verilen yapısal bir ağ oluşturur. Bu matris, çekirdeğin morfolojisini ve metabolizmasını belirleyen çerçeveyi temsil eder.

Perikromatin fibrilleri 3-5 nm kalınlığındadır, granüller 45 nm çapındadır ve interkromatin granülleri 21-25 nm çapındadır.

çekirdekçik

Çekirdekçik (nükleolus), canlı lekesiz bir hücrede açıkça görülebilen ve interfazda en yüksek konsantrasyona ve aktif RNA sentezine sahip lokuslarından biri olan kromozomun bir türevi olan çekirdeğin en yoğun yapısıdır. bağımsız yapı veya organel.

ЁBoyut - 1-5 mikron.

Form küreseldir.

Çekirdekçik heterojen bir yapıya sahiptir. Işık mikroskobunda ince lifli organizasyonu görülebilir.

Elektron mikroskobu iki ana bileşeni ortaya çıkarır:

a) taneli; b) fibriller.

taneli bileşen 15-20 nm çapında granüllerle temsil edilen bunlar, ribozomların olgunlaşan alt birimleridir. Bazen granüler bileşen ipliksi yapılar oluşturur - yaklaşık 0,2 µm kalınlığında nükleolonemler. Granüler bileşen çevre boyunca lokalizedir.

lifli bileşen, nükleolusun orta kısmında konsantre olan ribozom öncüllerinin ribonükleoprotein şeritleridir.

Nükleolün ince yapısı, RNA sentezinin aktivitesine bağlıdır: yüksek bir sentez seviyesinde, çekirdekçikte çok sayıda granül tespit edilir, sentez durdurulduğunda, granül sayısı azalır ve nükleol, yoğun fibriler şeritlere dönüşür. bazofilik bir doğa.

nükleer zarf

Nükleer zarf (nüklelemma) şunlardan oluşur:

Atom çekirdeğinin fiziği. Çekirdek bileşimi.

Dış çekirdek zarı (m.nükleer dış zar),

2. 20-60 nm genişliğinde perinükleer boşluk veya sarnıç nükleer zarfı (cisterna nükleolemmae) ile ayrılan iç zar (m. nükleeris interna).

Her bir zarın kalınlığı 7-8nm'dir. Genel olarak, nükleer zar, çekirdeğin içeriğini sitoplazmadan ayıran içi boş, iki katmanlı bir torbaya benzer.

Nükleer zarfın dış zarı Hücrenin sitoplazması ile doğrudan temas halinde olan , endoplazmik retikulumun uygun zar sistemine atfedilmesine izin veren bir dizi yapısal özelliğe sahiptir. Bu özellikler şunları içerir: üzerinde hyaloplazmanın yanından çok sayıda poliribozomun varlığı ve dış nükleer zarın kendisi doğrudan granüler endoplazmik retikulumun zarlarına geçebilir. Çoğu hayvan ve bitki hücresinde dış nükleer zarın yüzeyi pürüzsüz değildir ve veziküller veya uzun tübüler oluşumlar şeklinde sitoplazmaya doğru çeşitli boyutlarda çıkıntılar oluşturur.

iç çekirdek zarıÇekirdeğin kromozomal materyali ile ilişkilidir. Karyoplazmanın yanından, fibrillerden oluşan sözde fibril tabakası iç nükleer zara bitişiktir, ancak tüm hücrelerin özelliği değildir.

Nükleer zarf sürekli değildir. Nükleer zarfın en karakteristik yapıları nükleer gözeneklerdir. Nükleer gözenekler, iki nükleer zarın füzyonu ile oluşur. Bu durumda, yaklaşık 80-90 nm çapında yuvarlak delikler (delikler, halka pori) oluşur. Nükleer zardaki bu delikler karmaşık küresel ve fibriler yapılarla doludur. Membran delikleri ve bu yapıların kombinasyonuna gözenek kompleksi (complexus pori) denir. Gözenek kompleksi, her sırada sekiz tane olmak üzere üç sıra granülden oluşur, granüllerin çapı 25 nm'dir, bu granüllerden fibriler işlemler uzanır. Granüller, nükleer zarftaki deliğin sınırında bulunur: bir sıra çekirdeğin yanında, ikincisi - sitoplazmanın yanında, üçüncüsü deliğin orta kısmında bulunur. Periferik granüllerden uzanan fibriller merkezde birleşebilir ve adeta bir bölme, gözenek boyunca bir diyafram (diyafragma pori) oluşturabilir. Bu hücrenin gözenek boyutları genellikle sabittir. Nükleer gözeneklerin sayısı, hücrelerin metabolik aktivitesine bağlıdır: hücredeki sentetik süreçler ne kadar yoğunsa, hücre çekirdeğinin birim yüzeyi başına o kadar fazla gözenek vardır.

Özellikler:

1. Bariyer - çekirdeğin içeriğini sitoplazmadan ayırır, makromoleküllerin çekirdek ile sitoplazma arasında serbest taşınmasını sınırlar.

2. Çekirdek içi düzenin oluşturulması - kromozomal materyalin çekirdeğin üç boyutlu lümeninde sabitlenmesi.

Karyoplazma

Karyoplazma, nükleer yapıların bulunduğu çekirdeğin sıvı kısmıdır, hücrenin sitoplazmik kısmındaki bir hyaloplazma analoğudur.

hücre üremesi

Genel kalıpları yansıtan ve biyolojik sistemlerin yeterince uzun bir süre var olması için temel bir koşul olan en önemli biyolojik olaylardan biri, hücresel bileşimlerinin yeniden üretilmesidir (yeniden üretilmesi). Hücre teorisine göre hücrelerin çoğalması, orijinalin bölünmesiyle gerçekleştirilir. Bu pozisyon, hücre teorisindeki ana pozisyonlardan biridir.

Hücrenin çekirdeği (nucleus)

TEMEL İŞLEVLER

kromatin -

kromozomlar

içeren:

- histon proteinleri

– az miktarda RNA;

nükleer matris

3 bileşenden oluşur:

nükleer zarfın döşenmesi.

Çekirdek nedir - biyolojide mi: özellikleri ve işlevleri

İç nükleer ağ (iskelet).

3. "Artık" çekirdekçik.

Bu oluşmaktadır:

- dış nükleer zar;

Nükleoplazma (karyoplazma)- kromatin ve nükleollerin bulunduğu çekirdeğin sıvı bileşeni. Su ve bir sayı içerir

çekirdekçik

yayın tarihi: 2015/02/03; Okuyun: 1053 | Sayfa telif hakkı ihlali

Hücrenin çekirdeği (nucleus)- genetik belirleme sistemi ve protein sentezinin düzenlenmesi.

TEMEL İŞLEVLER

● kalıtsal bilgilerin saklanması ve bakımı

● kalıtsal bilgilerin uygulanması

Çekirdek, kromatin, çekirdekçik, karyoplazma (nükleoplazma) ve onu sitoplazmadan ayıran bir nükleer zarftan oluşur.

kromatin - bunlar çekirdekteki yoğun madde bölgeleridir.

Rosho farklı boyaları, özellikle temel boyaları algılar.

Bölünmeyen hücrelerde, kromatin, kromozomların varlığının bir interfaz formu olan topaklar ve granüller şeklinde bulunur.

kromozomlar- bileşimde deoksiribonükleoproteinlerin (DNP) karmaşık kompleksleri olan kromatin fibrilleri

içeren:

- histon proteinleri

- histon olmayan proteinler -% 20'yi oluşturur, bunlar enzimlerdir, yapısal ve düzenleyici işlevleri yerine getirir;

– az miktarda RNA;

- az miktarda lipitler, polisakkaritler, metal iyonları.

nükleer matris– bir çerçeve intranükleer sistemdir

benimki, kromatin, çekirdekçik ve nükleer zarf için birleştirici omurga. Bu yapısal ağ, çekirdeğin morfolojisini ve metabolizmasını belirleyen temeldir.

3 bileşenden oluşur:

1. Lamina (A, B, C) - periferik fibril tabakası, alt-

nükleer zarfın döşenmesi.

2. Nükleer ağ (iskelet).

3. "Artık" çekirdekçik.

Nükleer zarf (karyolemma)çekirdeğin içeriğini hücrenin sitoplazmasından ayıran bir zardır.

Bu oluşmaktadır:

- dış nükleer zar;

- aralarında perinükleer boşluk bulunan iç nükleer zar;

- çift zarlı nükleer zarfın bir gözenek kompleksi vardır.

Nükleoplazma (karyoplazma)- kromatin ve nükleollerin bulunduğu çekirdeğin sıvı bileşeni.

çekirdek. Çekirdek Bileşenleri

Su ve bir sayı içerir

içinde çözünmüş ve askıda kalmış maddeler: RNA, glikoproteinler,

iyonlar, enzimler, metabolitler.

çekirdekçik- özel alanlardan oluşan çekirdeğin en yoğun yapısı - nükleolar düzenleyiciler olarak adlandırılan kromozom döngüleri.

Nükleolusun 3 bileşeni vardır:

1. Fibriler bileşen, birincil rRNA transkriptleridir.

2. Granüler bileşen, ön-

ribozom alt birimleri.

3. Amorf bileşen - nükleolar düzenleyicinin alanları,

yayın tarihi: 2015/02/03; Okuma: 1052 | Sayfa telif hakkı ihlali

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

Çekirdek, hücrenin ana düzenleyici bileşenidir. Yapısı ve işlevleri.

Çekirdek, ökaryotik hücrelerin önemli bir parçasıdır. Bu, hücrenin ana düzenleyici bileşenidir. Kalıtsal bilgilerin depolanmasından ve iletilmesinden sorumludur, hücredeki tüm metabolik süreçleri kontrol eder. . Organoid değil, hücrenin bir bileşeni.

Çekirdek şunlardan oluşur:

1) gözenekleri aracılığıyla hücre çekirdeği ile sitoplazma arasındaki değişimin gerçekleştiği nükleer zarf (nükleer zar).

2) nükleer sıvı veya karyoplazma, hücrenin tüm çekirdeklerini dolduran ve çekirdeğin geri kalan bileşenlerini içeren yarı sıvı, zayıf lekeli bir plazma kütlesidir;

3) bölünmeyen çekirdekte sadece özel mikroskopi yöntemleri yardımıyla görülebilen kromozomlar. Bir hücrede bulunan kromozom setine ne ad verilir? aryotip. Boyalı hücre preparatları üzerindeki kromatin, ince şeritler (fibriller), küçük granüller veya yığınlardan oluşan bir ağdır.

4) bir veya daha fazla küresel cisim - hücre çekirdeğinin özel bir parçası olan ve ribonükleik asit ve proteinlerin sentezi ile ilişkili olan nükleoller.

iki çekirdek durumu:

1. fazlar arası çekirdek - çekirdeğe sahiptir. kılıf - karyolemma.

2. hücre bölünmeleri sırasında çekirdek. sadece kromatin farklı bir durumda bulunur.

Çekirdekçik iki bölge içerir:

1. iç fibriler protein molekülleri ve pre-RNA

2. dış - granüler - ribozomların alt birimlerini oluşturur.

Nükleer zarf, bir perinükleer boşlukla ayrılmış iki zardan oluşur. Her ikisine de çok sayıda gözenek nüfuz eder, bu sayede çekirdek ve sitoplazma arasında madde alışverişi mümkündür.

Çekirdeğin ana bileşenleri, bir DNA molekülünden ve çeşitli proteinlerden oluşan kromozomlardır. Işık mikroskobunda, yalnızca hücre bölünmesi döneminde (mitoz, mayoz) açıkça ayırt edilebilirler. Bölünmeyen bir hücrede, kromozomlar, çekirdeğin tüm hacmi boyunca dağılmış uzun ince iplikler gibi görünür.

Hücre çekirdeğinin başlıca görevleri şunlardır:

veri depolama;
bilginin transkripsiyon kullanılarak sitoplazmaya aktarılması, yani bilgi taşıyan i-RNA'nın sentezi;
replikasyon sırasında yavru hücrelere bilgi aktarımı - hücrelerin ve çekirdeklerin bölünmesi.
hücredeki biyokimyasal, fizyolojik ve morfolojik süreçleri düzenler.

çekirdekte gerçekleşir çoğaltma- DNA moleküllerinin kopyalanmasının yanı sıra transkripsiyon- bir DNA şablonu üzerinde RNA moleküllerinin sentezi. Çekirdekte, sentezlenen RNA molekülleri bazı değişikliklere uğrar (örneğin, eklemeönemsiz, anlamsız bölgeler haberci RNA moleküllerinin dışında tutulur), ardından sitoplazmaya girerler . ribozom düzeneğiçekirdekte, nükleol adı verilen özel oluşumlarda da meydana gelir. Çekirdeğin bölmesi - karyotheca - endoplazmik retikulumun tanklarının, onu çevreleyen nükleer zarın dar bölmeleri nedeniyle çekirdeğin çift cidarları olacak şekilde genişletilmesi ve birbirleriyle birleştirilmesiyle oluşturulur. Çekirdek zarının boşluğuna denir lümen veya perinükleer boşluk. Nükleer zarfın iç yüzeyinin altında nükleer tabaka- kromozomal DNA iplikçiklerinin eklendiği lamin proteinlerinden oluşan sert bir protein yapısı. Bazı yerlerde, nükleer zarfın iç ve dış zarları birleşir ve çekirdek ile sitoplazma arasında malzeme alışverişinin gerçekleştiği nükleer gözenekleri oluşturur.

12. İki zarlı organeller (mitokondri, plastidler). Yapıları ve işlevleri.

mitokondri - bunlar genellikle dallanan, 0,5 µm kalınlığında ve genellikle 5-10 µm uzunluğa kadar yuvarlak veya çubuk şeklindeki yapılardır.

Mitokondri kabuğu, kimyasal bileşim, bir dizi enzim ve işlev bakımından farklılık gösteren iki zardan oluşur. İç zar yaprak benzeri (cristae) veya tübüler (tübüller) şekilli istilalar oluşturur. İç zar tarafından sınırlanan boşluk matris organeller. Bir elektron mikroskobu kullanarak, içinde 20-40 nm çapında taneler tespit edilir. Kalsiyum ve magnezyum iyonlarının yanı sıra glikojen gibi polisakkaritleri biriktirirler.
Matris, kendi organel protein biyosentez aparatını içerir. Dairesel ve histonsuz (prokaryotlarda olduğu gibi) bir DNA molekülünün 2-6 kopyası, ribozomlar, bir dizi taşıma RNA'sı (tRNA), DNA replikasyonu için enzimler, kalıtsal bilgilerin transkripsiyonu ve translasyonu ile temsil edilir. Ana işlev mitokondri, belirli kimyasallardan (oksidasyonları yoluyla) enerjinin enzimatik olarak çıkarılmasından ve enerjinin biyolojik olarak kullanılabilir bir biçimde birikmesinden (adenosin trifosfat -ATP moleküllerinin sentezi ile) oluşur. Genel olarak, bu işleme denir oksidatif fosforilasyon. Mitokondrinin yan görevleri arasında steroid hormonlarının ve bazı amino asitlerin (glutamin) sentezine katılım sayılabilir.

plastidler - bunlar yarı özerktir (hücrenin nükleer DNA'sından nispeten özerk olarak var olabilirler), fotosentetik ökaryotik organizmaların özelliği olan iki zarlı organellerdir. Üç ana plastid türü vardır: kloroplastlar, kromoplastlar ve lökoplastlar.Bir hücrede bulunan plastidlerin toplamına ne ad verilir?plastidoma . Bu türlerin her biri, belirli koşullar altında bir diğerine geçebilir. Mitokondri gibi, plastidler de kendi DNA moleküllerini içerir. Bu nedenle, hücre bölünmesinden bağımsız olarak da çoğalabilirler. Plastidler sadece bitki hücrelerinde bulunur.

Kloroplastlar. Kloroplastların uzunluğu 5 ila 10 mikron, çap ise 2 ila 4 mikron arasındadır. Kloroplastlar iki zarla çevrilidir. Dış zar pürüzsüz, iç zar karmaşık bir kıvrımlı yapıya sahiptir. En küçük kat t olarak adlandırılır ilakoid. Madeni para yığını gibi üst üste dizilmiş tilakoid grubuna g denir. yara. Granüller birbirine düzleştirilmiş kanallarla bağlanır - lameller. Tilakoid zarlar, ATP sentezini sağlayan fotosentetik pigmentler ve enzimler içerir. Ana fotosentetik pigment, kloroplastların yeşil rengini belirleyen klorofildir.

Kloroplastların iç boşlukları doludur stroma. Stroma dairesel çıplak DNA, ribozomlar, Calvin döngüsünün enzimleri ve nişasta taneleri içerir. Her thylakoid'in içinde bir proton rezervuarı vardır, H + birikimi vardır. Mitokondri gibi kloroplastlar ikiye bölünerek otonom üreme yeteneğine sahiptir. Alt bitkilerin kloroplastlarına denir. kromatoforlar.

lökoplastlar. Dış zar pürüzsüzdür, iç zar küçük tilakoidler oluşturur. Stroma, rezerv besinlerin sentezi ve hidrolizi için dairesel "çıplak" DNA, ribozomlar, enzimler içerir. Pigment yok. Özellikle birçok lökoplast, bitkinin yeraltı organlarının (kökler, yumrular, rizomlar vb.) hücrelerine sahiptir. .). amiloplastlar- nişastayı sentezler ve depolar , elaioplast- yağlar , proteinoplastlar- proteinler. Aynı lökoplastta farklı maddeler birikebilir.

kromoplastlar. Dış zar pürüzsüzdür, iç zar da pürüzsüzdür veya tek thylakoids oluşturur. Stroma dairesel DNA ve pigmentler içerir. - karotenoidler, kromoplastlara sarı, kırmızı veya turuncu bir renk verir. Pigmentlerin birikme şekli farklıdır: lipit damlalarında çözünmüş kristaller şeklinde vb. Kromoplastlar, plastidlerin gelişiminin son aşaması olarak kabul edilir.

Plastidler karşılıklı olarak birbirine dönüşebilir: lökoplastlar - kloroplastlar - kromoplastlar.

Tek zarlı organeller (ER, Golgi aygıtı, lizozomlar). Yapıları ve işlevleri.

boru şeklinde ve boşluk sistemi zarlarla sınırlı ve hücrenin sitoplazması boyunca yayılan, birbiriyle bağlantılı veya ayrı boru şeklinde veya düzleştirilmiş (sarnıç) boşluklardan oluşur. Bu sistemde var kaba ve pürüzsüz sitoplazmik retikulum. Kaba ağın yapısının bir özelliği, polisomların zarlarına bağlanmasıdır. Bu nedenle, örneğin bez hücreleri tarafından salgılanan, esas olarak hücreden çıkarılan belirli bir protein kategorisini sentezleme işlevini yerine getirir. Kaba ağ alanında, sitoplazmik zarların proteinlerinin ve lipitlerinin oluşumu ve bunların montajı. Katmanlı bir yapı halinde yoğun bir şekilde paketlenmiş, kaba bir ağın sarnıçları, en aktif protein sentezi bölgeleridir ve bunlara denir. ergastoplazma.

Pürüzsüz sitoplazmik retikulumun zarları polisomlardan yoksundur. İşlevsel olarak bu ağ, karbonhidratların, yağların ve steroid hormonları (gonadlarda, adrenal kortekste) gibi diğer protein olmayan maddelerin metabolizması ile ilişkilidir. Tübüller ve sarnıçlar yoluyla maddeler, özellikle glandüler hücre tarafından salgılanan materyal, sentez bölgesinden paketleme alanına granüller halinde hareket eder. Karaciğer hücrelerinin düzgün ağ yapılarından zengin bölgelerinde, zararlı toksik maddeler ve bazı ilaçlar (barbitüratlar) yok edilerek zararsız hale getirilir. Düz çizgili kas ağının veziküllerinde ve tübüllerinde, kasılma sürecinde önemli bir rol oynayan kalsiyum iyonları depolanır (biriktirilir).

Golgi kompleksi denilen yassı zar keselerinden oluşan bir yığındır. sarnıçlar. Tanklar birbirinden tamamen izole edilmiştir ve birbirine bağlı değildir. Sarnıçlardan kenarlar boyunca çok sayıda tübül ve vezikül dallanır. Sentezlenmiş maddeler içeren kofullar (veziküller) zaman zaman EPS'den bağlanarak Golgi kompleksine hareket eder ve onunla birleşir. EPS'de sentezlenen maddeler daha karmaşık hale gelir ve Golgi kompleksinde birikir. Golgi kompleksinin işlevleri :1- Golgi kompleksinin tanklarında, EPS'den giren maddelerin başka bir kimyasal dönüşümü ve komplikasyonu vardır. Örneğin hücre zarını yenilemek için gerekli olan maddeler (glikoproteinler, glikolipidler) oluşur, polisakkaritler.

2- Golgi kompleksinde bir madde birikimi ve bunların geçici "depolanması" vardır.

3- Oluşan maddeler veziküller (vakuollerde) içinde “paketlenir” ve bu formda hücre içinde hareket eder.

4- Golgi kompleksinde lizozomlar (parçalayıcı enzimler içeren küresel organeller) oluşur.

lizozomlar- duvarları tek bir zardan oluşan küçük küresel organeller; litik içerir(parçalayıcı) enzimler. Başlangıçta, Golgi kompleksinden bağlanan lizozomlar inaktif enzimler içerir. Belirli koşullar altında enzimleri aktive olur. Bir lizozom, fagositik veya pinositik bir vakuol ile birleştiğinde, çeşitli maddelerin hücre içinde sindirildiği bir sindirim vakuolü oluşur.

lizozomların işlevleri :1- Fagositoz ve pinositoz sonucu emilen maddelerin parçalanmasını gerçekleştirin. Biyopolimerler, hücreye giren ve ihtiyaçları için kullanılan monomerlere ayrılır.

Çekirdek ve yapısal bileşenleri

Örneğin, yeni organik maddeleri sentezlemek için kullanılabilirler veya enerji için daha fazla parçalanabilirler.

2- Eski, hasarlı, fazla organelleri yok edin. Organellerin bölünmesi, hücrenin aç kalması sırasında da meydana gelebilir.

kofullar- su rezervuarları ve içinde çözünmüş maddeler olan küresel tek zarlı organeller. Kofullar şunları içerir: fagositik ve pinositik vakuoller, EPS ve Golgi kompleksinden bağlanan sindirim vakuolleri, veziküller. Hayvan hücresi vakuolleri küçük ve çoktur, ancak hacimleri toplam hücre hacminin %5'ini geçmez. Ana işlevi - maddelerin hücre boyunca taşınması, organeller arasındaki ilişkinin uygulanması.

Bir bitki hücresinde, vakuoller hacmin %90'ına kadarını oluşturur.

Olgun bir bitki hücresinde sadece bir vakuol vardır, merkezi bir konuma sahiptir. Bir bitki hücresinin vakuol zarı tonoplasttır, içeriği hücre özüdür. Bir bitki hücresindeki vakuollerin işlevleri: hücre zarını gergin tutmak, hücrenin atık ürünleri de dahil olmak üzere çeşitli maddelerin birikmesi. Kofullar fotosentez için su sağlar. İçerebilir:

- hücrenin kendisi tarafından kullanılabilen yedek maddeler (organik asitler, amino asitler, şekerler, proteinler). - hücre metabolizmasından atılan ve vakuolde biriken maddeler (fenoller, tanenler, alkaloidler vb.) - fitohormonlar, fitokitler,

- hücre özsuyuna mor, kırmızı, mavi, menekşe rengi ve bazen sarı veya krem rengi veren pigmentler (renklendirici maddeler). Çiçek yapraklarını, meyveleri, kök bitkileri renklendiren hücre özsuyunun pigmentleridir.

14. Zar dışı organeller (mikrotübüller, hücre merkezi, ribozomlar). Yapıları ve işlevleri.ribozom - protein sentezini gerçekleştiren hücrenin zar dışı bir organeli. Küçük ve büyük olmak üzere iki alt birimden oluşur. Ribozom, çerçevesini oluşturan 3-4 rRNA molekülünden ve çeşitli proteinlerin birkaç düzine molekülünden oluşur. Ribozomlar çekirdekçikte sentezlenir. Bir hücrede ribozomlar, granüler ER'nin yüzeyinde veya hücrenin hyaloplazmasında polisomlar şeklinde bulunabilir. polisom - i-RNA ve ondan bilgi okuyan birkaç ribozomdan oluşan bir komplekstir. İşlev ribozom- protein biyosentezi. Ribozomlar ER'de bulunuyorsa, bunlar tarafından sentezlenen proteinler tüm organizmanın ihtiyaçları için kullanılır, hyaloplazmik ribozomlar, hücrenin ihtiyaçları için proteinleri sentezler. Prokaryotik hücrelerin ribozomları, ökaryotlarınkinden daha küçüktür. Aynı küçük ribozomlar mitokondri ve plastidlerde bulunur.

mikrotübüller - indirgenemez protein tübülinden oluşan hücrenin içi boş silindirik yapıları. Mikrotübüller kasılma yeteneğine sahip değildir. Mikrotübülün duvarları, protein tübülinin 13 sarmalından oluşur. Mikrotübüller, hücrelerin hyaloplazmasının kalınlığında bulunur.

Kirpikler ve flagella - hareket organelleri. Ana işlev - Hücrelerin hareketi veya hücreler boyunca hareket eden sıvı veya onları çevreleyen parçacıklar. Çok hücreli bir organizmada, kirpikler solunum yolu epitelinin, fallop tüplerinin ve kamçı spermatozoanın karakteristiğidir. Kirpikler ve kamçı yalnızca boyut olarak farklılık gösterir - kamçı daha uzundur. 9(2) + 2 sisteminde düzenlenmiş mikrotübüllere dayalıdırlar.Bu, 9 ikili mikrotübülün (ikili) merkezinde 2 tekli mikrotübül bulunan bir silindir duvar oluşturduğu anlamına gelir. Kirpikler ve kamçı, bazal cisimler tarafından desteklenir. Bazal gövde, 9 üçlü (üçlü) mikrotübülden oluşan silindirik bir şekle sahiptir; bazal gövdenin merkezinde mikrotübül yoktur.

cl e tam merkez — hemen hemen tüm hayvan ve bazı bitki hücrelerinde kalıcı bir yapı olan mitotik merkez, bölünen bir hücrenin kutuplarını belirler (bkz. Mitoz) . Hücre merkezi genellikle iki merkezden oluşur - 0.2-0.8 boyutunda yoğun granüller mikron, birbirine dik açılarda bulunur. Mitotik aparatın oluşumu sırasında, merkezciller, hücre bölünme milinin yönünü belirleyerek hücrenin kutuplarına doğru ayrılır. Bu nedenle K. c. aramak mitotik merkez, özellikle sadece bazı hücrelerde olduğu için işlevsel önemini yansıtan K. c. merkezinde yer almaktadır. Organizmanın gelişimi sırasında, K. c'nin konumu olarak değişirler. hücrelerde şekli de öyle. Bir hücre bölündüğünde, yavru hücrelerin her biri bir çift merkezcil alır. Çoğaltma süreci, önceki hücre bölünmesinin sonunda daha sık gerçekleşir. Hücre bölünmesinin bir dizi patolojik formunun ortaya çıkışı anormal bölünme ile bağlantılıdır To c.