Տեղեկատվություն

5. Բջջային կառուցվածք - Կենսաբանություն


5: Բջջային կառուցվածք

Բջջ. Կառուցվածքը և գործառույթները (գծապատկերով)

Եկեք մանրամասն ուսումնասիրենք բջիջների կառուցվածքը և գործառույթները: Այս հոդվածը կարդալուց հետո դուք կսովորեք՝ 1. Պրոկարիոտների և էուկարիոտների բջիջների համեմատությունը և 2. Մարդկային բջիջի կառուցվածքը և բաղադրիչները.

Բջիջը կուպե է, որտեղ տեղի են ունենում կյանքի բոլոր գործողությունները: Բնության մեջ կա բջիջների երկու հիմնական տեսակ՝ պրոկարիոտ և էուկարիոտ բջիջներ։

Պրոկարիոտիկ բջիջների և էուկարիոտիկ բջիջների համեմատություն.

Պրոկարիոտիկ բջիջներ.

1. Պրոկարիոտներն ամենապարզ բջիջներն են առանց միջուկի և բջջային օրգանելների։

2. Պրոկարիոտ բջիջները ամենափոքր բջիջներն են (1-10 մկմ):

3. Միաբջիջ և ամենավաղն է զարգանում (

4 միլիարդ տարի առաջ), դեռ հասանելի է:

5. Այս բջիջները բազմանում են անսեռ ճանապարհով։

6. Դրանք ներառում են բակտերիաներ եւ արխեա:

7. Որոշ տեսակներ բարձր զարգացած հարուցիչներ են, օրինակ ՝ Borrelia burgdorferi:

Էուկարիոտիկ բջիջներ.

1. Էուկարիոտները բարդ բջիջներ են՝ լավ սահմանված միջուկով և բջջային օրգանելներով:

2. Բջիջները համեմատաբար ավելի մեծ են (10-100 մկմ):

3. Միաբջիջից բազմաբջիջ բնույթով և զարգացած

4. Բջջային թաղանթը կիսաթափանցիկ է եւ ճկուն:

5. Այս բջիջները բազմանում են ինչպես անսեռ, այնպես էլ սեռական ճանապարհով:

6. Ներառեք կենդանիներին, բույսերին և սնկերին:

7. Չափը տատանվում է մանր խմորիչներից մինչև հսկա սեկվոյաններ, դինոզավրեր և այլն:

Մարդկային բջիջի կառուցվածքը և բաղադրիչները.

Բջիջների խումբը հյուսվածք է կազմում, տարբեր հյուսվածքներ ՝ օրգան, իսկ տարբեր օրգաններ ՝ մարմին:

Մարդկային բջիջի կառուցվածքը և բաղադրիչները տրված են ստորև.

Սպիտակուցի և ճարպի բարակ շերտը, որը շրջապատում է բջիջը, բջջաթաղանթն է: Այն կիսաթափանցելի է, ինչը թույլ է տալիս որոշ նյութերի անցնել բջիջ և արգելափակել մյուսներին:

Դոնդողանման նյութ առկա է միջուկից դուրս, որտեղ գտնվում են բջջի օրգանելները: Այն սպիտակուցների սինթեզի և բազմաթիվ նյութափոխանակության իրադարձությունների վայր է: Cիտոպլազման պարունակում է բազմաթիվ ֆերմենտներ ընդհանուր նյութափոխանակության համար: Այն պարունակում է բջջաթելքային համակարգի մանրաթել, որը կազմակերպում է ցիտոպլազմային կառուցվածքը:

Միտոքոնդրիա.

Գնդաձևից մինչև ձողաձև օրգանելներ՝ կրկնակի թաղանթով։ Ներքին թաղանթը բազմիցս ծալվում է, ձևավորելով մի շարք պրոեկցիաներ (կոչվում են cristae): Միտոքոնդրիոնը հայտնի է որպես բջջի էներգաբլոկ, քանի որ այն առաջացնում է ATP (ադենոզին տրիֆոսֆատ) ՝ բջջի էներգետիկ արժույթը:

Փոքր օրգանոիդներ, որոնք կազմված են ՌՆԹ-ով հարուստ ցիտոպլազմիկ հատիկներից, որոնք սպիտակուցների սինթեզի վայրեր են: Ռիբոսոմի չափը չափվում է Svedberg (S) միավորներով, որոնք ստացվում են ուլտրակենտրոնախցում նստվածքից (օգտագործվում են մինչ էլեկտրոնային մանրադիտակների առկայությունը):

Պրոկարիոտներում ռիբոսոմները կազմված են 30S և 50S ստորաբաժանումներից, հավաքվում են 70S ռիբոսոմի մեջ, մինչդեռ էուկարիոտներում ռիբոսոմները կազմված են 40S և 60S ստորաբաժանումներից, հավաքվում են 80S ռիբոսոմների մեջ: Բակտերիաներում նրանք զբաղեցնում են բջջի ծավալի 25%-ը և օգտագործում բջիջների էներգիայի 90%-ը։ Ավելի քիչ է շատ մասնագիտացված էուկարիոտ բջիջներում, բայց դեռևս գրեթե բոլոր բջիջների գերիշխող գործունեությունը:

Այն գնդաձեւ մարմին է, որը պարունակում է բազմաթիվ օրգանելներ, ներառյալ միջուկը։ Այն վերահսկում է բջջի գործառույթներից շատերը (վերահսկելով սպիտակուցի սինթեզը) և պարունակում է ԴՆԹ (քրոմոսոմներում): Միջուկը շրջապատված է միջուկային թաղանթով: Այն ԴՆԹ/ՌՆԹ սինթեզի և սպիտակուցների հավաքման տեղն է: Այն պարունակում է քրոմատին, այսինքն՝ ԴՆԹ-սպիտակուցային բարդույթներ: Բջիջների բաժանման ժամանակ քրոմատինը կարող է խտանալ քրոմոսոմների մեջ:

Միջուկային թաղանթը երկշերտ կառույց է, որը շրջապատում է միջուկը, որը պարունակում է բազմաթիվ միջուկային ծակոտիներ: Այս ծակոտիները թույլ են տալիս տարբեր նյութերի շարժվել միջուկից ներս և դուրս գալ: Theակոտիները ունեն սպիտակուցից պատրաստված ութանկյուն և#8221 դուռ և#8217, որոնք բացվում և փակվում են երկու կողմերից ՝ կախված հատուկ ազդանշաններից: Ծակոտիների տրամագիծը մոտ 10 նանոմետր է (10 x 10 -9 մ), ավելի փոքր, քան ամբողջական ռիբոսոմի տրամագիծը: Նրանք կարող են բացվել մինչև 26 նմ՝ ի պատասխան որոշակի ազդանշանների: Որոշ ազդանշաններ թույլ են տալիս շարժվել ներս, բայց ոչ դուրս, մյուս ազդանշանները վերահսկում են հակադարձ փոխադրումը:

Միջուկը ներկա է միջուկի ներսում: Որոշ բջիջներ ունեն մեկից ավելի միջուկ: Այն ռիբոսոմների հավաքման գործարանն է։ Ռիբոսոմային սպիտակուցները արտադրվում են ցիտոպլազմում և հետ են տեղափոխվում միջուկ: Միջուկում կազմված է ռիբոսոմային ՌՆԹ: Այս երկու տարրերը ինտեգրված են միջուկի ներսում ՝ ստեղծելով ռիբոսոմային ենթամիավորներ: Այնուհետեւ դրանք միջուկից դուրս են արտահանվում միջուկային ծակոտիներով:

Փոքր մարմին, որը գտնվում է միջուկի մոտ, որը նաև կոչվում է ‘միկրոխողովակների կազմակերպման կենտրոն’: Ունի խիտ կենտրոն և ճառագայթող խողովակներ: Centենտրոսոմներն այն վայրն են, որտեղ պատրաստվում են միկրոձողիկներ: Բջջի բաժանման (միտոզի) ընթացքում ցենտրոսոմը բաժանվում է, և երկու մասերը շարժվում են բաժանարար բջիջի հակառակ կողմերին: Ցենտրիոլը ցենտրոսոմի խիտ կենտրոնն է։

Էնդոպլազմիկ ցանց:

Կոպիտ էնդոպլազմիկ ցանց (կոպիտ ER):

Փոխկապակցված, թաղանթային, ծալովի և ոլորված պարկերի հսկայական համակարգ, որոնք տեղակայված են բջջի և #8217s ցիտոպլազմայի մեջ (ER-ը շարունակական է արտաքին միջուկային թաղանթով): Կոպիտ ER- ն ծածկված է ռիբոսոմներով, որոնք տալիս են կոպիտ տեսք: Կոպիտ ER- ն նյութերը տեղափոխում է բջիջի միջով:

Այն սինթեզում է սպիտակուցներ պարկերի մեջ, որոնք կոչվում են ցիստեռններ՝ արտահանելու կամ տեղափոխելու համար դեպի տարբեր բջջային օրգանելներ, ինչպիսին է Գոլջիի մարմինը, կամ տեղադրվում են բջջային թաղանթում, բայց ոչ ցիտոպլազմա: Արտահանման համար նախատեսված տրանսպորտային սպիտակուցները աճի վերջում կրում են պեպտիդ ազդանշան, ինչը հանգեցնում է աճող սպիտակուցի տեղափոխմանը ER (դոկի), պեպտիդի տեղադրում թաղանթ, տեղափոխում աճող պոլիպեպտիդային շղթան ER թաղանթով:

Հարթ էնդոպլազմիկ ցանց (հարթ ER).

Փոխկապակցված, թաղանթային, ծալովի և ոլորված խողովակների հսկայական համակարգ, որոնք տեղակայված են բջջի և #8217s ցիտոպլազմայի մեջ (ER-ը շարունակական է արտաքին միջուկային թաղանթով): ER- ի ներսում տարածքը կոչվում է ER lumen: Հարթ ER- ն նյութերը տեղափոխում է բջիջի միջով: Այն պարունակում է ֆերմենտներ, որոնք արտադրում և մարսում են լիպիդները (ճարպերը) և թաղանթային սպիտակուցները, հարթ ER բողբոջները դուրս են գալիս կոպիտ ER-ից՝ տեղափոխելով նոր ստեղծված սպիտակուցներն ու լիպիդները դեպի Գոլջիի մարմին, լիզոսոմներ և թաղանթներ: Այն դետոքսիկացնում է թմրանյութերը և թունավորումները (լյարդում):

Հարթեցված, շերտավոր, պարկի նման օրգանել, որը նման է բլիթների կույտի: Այն նաև կոչվում է Գոլջիի ապարատ կամ Գոլջիի համալիր։ Այն գտնվում է միջուկի մոտ: Այն արտադրում է լիզոսոմները շրջապատող թաղանթները: Golgi- ի մարմինը սպիտակուցներն ու ածխաջրերը փաթեթավորում է թաղանթով կապված վեզիկուլների մեջ ՝ բջիջից արտահանելու համար:

Գործում է որպես ներբջջային ‘փոստի’՝ rER-ով պատրաստված նոր սպիտակուցների տեսակավորման համար: Սպիտակուց պարունակող վեզիկուլները կտրվում են ER-ից, միաձուլվում են Golgi-ի cis դեմքի հետ: Գոլգիի ներսում փոփոխվում են սպիտակուցների վրա օլիգոսախարիդային շղթաները: Վեզիկուլները պտտվում են Գոլգիի տրանս դեմքից, սպիտակուցները տեղափոխում մի քանի հնարավոր ուղղություններ ՝ արտահանում (բջիջից դուրս), լիզոսոմներ, պերօքսիզոմներ, բջջաթաղանթ և այլն:

Սրանք կլոր օրգանելներ են, որոնք շրջապատված են թաղանթով, որտեղ բջիջների սննդանյութերի մարսումը տեղի է ունենում մարսողական ֆերմենտների առկայության պատճառով: Դրանք պարունակում են —40 հիդրոլիտիկ ֆերմենտներ, ինչպիսիք են լիպազները, պրոտեազները, նուկլեազները և այլն, որոնք քայքայում են բոլոր տեսակի օրգանական պոլիմերները: Լիզոսոմները շարունակաբար քայքայում են հին սպիտակուցները, օտար նյութերը և բազմաթիվ թափոններ:

Նրանք նաև առաջացնում են ֆագոցիտոզ, գործընթաց, որի ընթացքում օտար նյութերը մտնում են բջիջ և «ծամում» և#8217: Երբեմն լիզոսոմները բացվում են բջջի մեջ՝ առաջացնելով բջիջի մահ, որը կոչվում է ապոպտոզ, հետևաբար կոչվում են բջջի ինքնասպանության պարկեր:

Բջջի ներսում հեղուկով լցված, թաղանթով շրջապատված խոռոչներ: Վակուոլը լցվում է մարսվող սննդով և բջիջից դուրս եկող թափոններով: Կան մասնագիտացված վակուոլներ, որոնք գործում են ճարպը որպես ճարպային կաթիլներ (TAG) պահելու համար:

Սրանք մեկ թաղանթաձև օվալաձև կամ գնդաձև բջջային օրգանոիդներ են: Նրանք կոչվում են նաև որպես միկրո մարմիններ: Դրանք պարունակում են կատալազ ֆերմենտ: Պերօքսիզոմները ներգրավված են երկար շղթայական ճարպաթթուների օքսիդացման և պլազմալոգենների և գլիկոլիպիդների սինթեզում:

Այն ապահովում է բջիջներին ներքին մանրաթելային կառուցվածք, քանի որ բջիջը փուչիկի մեջ պայուսակ չէ, այն պարունակում է բազմաթիվ ներքին մանրաթելեր կամ ներքին և#8216 կմախքներ: Այն ոսկրերի պես կոշտ չէ, փոխարենը այն ունակ է հավաքվել, թույլ է տալիս բջիջների շարժում, բջիջների բաժանում, օրգանոիդների ներքին շարժում և քայքայվում է րոպեների ընթացքում: Բջջային կմախքի համակարգը կազմված է միկրոխողովակներից և միկրոթելերից:

Բոլոր էուկարիոտների ցիտոպլազմայում հայտնաբերված մանրաթելերի մեջ միկրոտուբուլներն ունեն ամենամեծ տրամագիծը: Այն ներառում է բազմաթիվ կառույցներ ՝ Cilia, flagella, spindle մանրաթելեր, որոնք պոլիմերացվում են կենտրոնաձևերից ՝ միտոզի/մեզի դեպքում: Դրանք պատրաստված են տուբուլին կոչվող սպիտակուցից և պոլիմերացվում են 25 նմ տրամագծով խոռոչ խողովակների մեջ։

Շարժման օրգանելներ են։ Երկուսն էլ պարունակում են միկրոձողերի 9 կրկնակի օղակ, 2 կենտրոնական միկրոխողովակներ, երկու շարժիչային սպիտակուցներ, այսինքն ՝ շարժիչ սպիտակուց 1-դինեին և շարժիչային սպիտակուց 2-կինեզին, որոնք թույլ են տալիս շարժվել միկրոտուբուլների երկայնքով:

Մեկ այլ տեսակի մանրաթել, որը հայտնաբերված է էուկարիոտների մեծ մասի ցիտոպլազմայում: Ներգրավված է մկանների կծկման, բջիջների աջակցության, միթոզից հետո դուստր բջիջների սեղմման մեջ:

Extracellular matrix (ECM):

Կենդանիների բջիջները չունեն բջջային պատեր, բայց ունեն ECM, այսինքն ՝ պլազմային թաղանթից դուրս մակրոմոլեկուլների ցանց: Այն բաղկացած է հիմնականում գլիկոպրոտեիններից (օլիգոսախարիդային շղթաներով սպիտակուցներ), հատկապես կոլագենից: Որոշ բջիջներ ուղղակիորեն կցվում են ECM- ին ՝ կապվելով կոլագենի կամ ֆիբրոնեկտինի հետ:

Ներբջջային հանգույցներ.

Բազմաբջիջ օրգանիզմներում հարակից բջիջները միավորված են մի քանի տեսակի մասնագիտացված հանգույցների միջոցով.

1. Ամուր հանգույցներ.

Մասնագիտացված ‘գոտիներ’, որոնք սերտորեն կապում են երկու բջիջները միմյանց հետ, կանխում են հեղուկի արտահոսքը ներբջջային տարածություն:

Միջբջջային ‘ գամներ’, որոնք ամուր կապեր են ստեղծում բջիջների միջև, բայց թույլ են տալիս հեղուկներին անցնել ներբջջային տարածություններով:

Ստեղծված է երկու միացնող սպիտակուցային օղակներով, որոնք ներդրված են հարակից բջիջների բջջային թաղանթում: Թույլ է տալիս ջրի, փոքր լուծույթների, բայց ոչ սպիտակուցների, նուկլեինաթթուների անցում:


Բջջի կառուցվածքը և գործառույթը

Բջիջների կառուցվածքի և գործառույթների վերաբերյալ հետազոտությունները ձգտում են որոշել մեխանիզմներ, որոնց միջոցով բջիջների մասերը ենթարկվում են փոփոխությունների և փոխազդում միմյանց հետ ՝ բջջային հիմնական գործառույթներն իրականացնելիս: Ոլորտը ներառում է բջիջների ձևաբանությունը, ֆիզիոլոգիան, կենսաքիմիան և մոլեկուլային կենսաբանությունը: Նպատակն է հասկանալ բջիջների կազմակերպումն ու գործունեությունը բոլոր մակարդակներում՝ սկսած ամբողջ բջիջների և բջիջների օրգանելների վարքագծից մինչև դրանց բաղադրիչ մոլեկուլների փոխհարաբերությունները: Կիրառվում է մոտեցումների լայն շրջանակ, ներառյալ լուսային և էլեկտրոնային մանրադիտակը, էլեկտրաֆիզիոլոգիան, մոլեկուլային գենետիկան և կենսաքիմիական վերլուծությունը: Բջջային և մոլեկուլային կենսաբանության խմբի անդամների կողմից հետաքննվում են արագ զարգացող մի շարք ոլորտներ:

Բջիջների շարժունակության մեխանիզմները, ներառյալ ամբողջ բջիջների և դրանց մասերի տեղաշարժը, հանդիսանում են բջջային կենսաբանության հետազոտման ակտիվ տարածք: Վերջին տարիներին զգալի առաջընթաց է գրանցվել միկրոխողովակների, միկրոթելերի և թաղանթային սպիտակուցների կառուցվածքում և քիմիայում: Վիրջինիայի համալսարանի այս ոլորտներում կատարվող հետազոտությունները ներառում են միտոզի ժամանակ քրոմոսոմների շարժման մեխանիկի, միկրոձողիկների և ակտինային թելերի երկայնքով օրգանի տեղափոխման մեխանիզմ, ինչպես նաև բջիջների շարժունակության ժամանակ ֆլագելաների վարքագծի վերաբերյալ:

Բջջային կենսաբանության մեկ այլ կարևոր ոլորտ վերաբերում է արտաքին ազդանշանների միջոցով բջիջների ֆունկցիայի վերահսկմանը: Վիրջինիայի համալսարանի հետազոտության հիմնական ասպեկտը վերաբերում է արյան շրջանառության համակարգերում ներգրավված բջիջների, մասնավորապես՝ անոթային հարթ մկանների և շրջանառության էնդոթելիային բջիջների գործառույթին: Տեսանյութերի մանրադիտակից մինչև գեների կլոնավորում օգտագործվում են տեխնիկան՝ ուսումնասիրելու այն գործոնները, որոնք վերահսկում են համապատասխան բջիջների տիպերի շրջանառությունն ու աճը:

Տեղեկատվության աղբյուրը, որը շատ կարևոր է բջիջների ճիշտ գործառույթը, դասավորությունը և զարգացումը որոշելու համար, տրամադրվում է արտաբջջային մատրիցով: Սպիտակուցների և այլ մակրոմոլեկուլների այս ցանցն օգնում է բջիջներին կազմակերպել և տեղեկացնել դրանց տեղակայման մասին, ինչպես նաև ուղեցույցներ է տրամադրում սաղմնածինության ընթացքում օրգանիզմի միջոցով նրանց միգրացիայի և վերքերի բուժման համար: Վիրջինիայի համալսարանի մի քանի լաբորատորիաներ ուսումնասիրում են արտաբջջային մատրիցան, դրա կազմը և ազդեցությունը բջիջների և հյուսվածքների զարգացման վրա:

Բջջի գործառույթի հիմնական ասպեկտների վերաբերյալ հետազոտություններն անդրադառնում են անհամար թեմաների ՝ սկսած բջիջից արտահանվող սպիտակուցների պահպանման և սեկրեցիայի մեխանիզմից մինչև քրոմոսոմների վերարտադրումը սկսող վայրերի բնույթ: Փորձի և առկա սարքավորումների բազմազանությունը հնարավոր է դարձնում համագործակցային նախագծերը և հեշտացնում միջդիսցիպլինար մոտեցումները ընթացիկ նախագծերի նկատմամբ:


Բովանդակություն

Բջիջներն առաջին անգամ նկատվել են 17-րդ դարում Եվրոպայում՝ բարդ մանրադիտակի հայտնագործմամբ: 1665 թվականին Ռոբերտ Հուկը բոլոր կենդանի օրգանիզմների շինանյութը անվանեց «բջիջներ»՝ խցանի կտորին նայելուց և բջջի նման կառուցվածքը դիտելուց հետո [3] [4], սակայն բջիջները մեռած էին և ոչ մի ցուցում չէին տալիս դրա մասին։ բջջի իրական ընդհանուր բաղադրիչները: Մի քանի տարի անց ՝ 1674 թվականին, Անտոն Վան Լյովենհուկն առաջինն էր, ով ջրիմուռների հետազոտության ժամանակ վերլուծեց կենդանի բջիջները: Այս ամենը նախորդել է բջջային տեսությանը, որն ասում է, որ բոլոր կենդանի արարածները կազմված են բջիջներից, և որ բջիջները օրգանիզմների ֆունկցիոնալ և կառուցվածքային միավորն են: Սա, ի վերջո, եզրակացրել են բույսերի գիտնական Մաթիաս Շլայդենը [4] և կենդանաբան Թեոդոր Շվանը 1838 թվականին, ովքեր դիտարկել են համապատասխանաբար բույսերի և կենդանական հյուսվածքի կենդանի բջիջները։ [5] 19 տարի անց Ռուդոլֆ Վիրխովը հետագայում նպաստեց բջջային տեսությանը, ավելացնելով, որ բոլոր բջիջները առաջանում են նախկինում գոյություն ունեցող բջիջների բաժանումից։ [5] Չնայած լայնորեն ընդունված, եղել են բազմաթիվ ուսումնասիրություններ, որոնք կասկածի տակ են դնում բջիջների տեսության հիմնավորվածությունը: Օրինակ, վիրուսները չունեն կենդանի բջիջի ընդհանուր բնութագրերը, ինչպիսիք են թաղանթները, բջջային օրգանոիդները և ինքնուրույն վերարտադրվելու ունակությունը: [6] Գիտնականները դժվարացել են որոշել՝ արդյոք վիրուսները կենդանի են, թե ոչ, և արդյոք դրանք համաձայն են բջջային տեսության հետ։

Բջջային կենսաբանության ժամանակակից հետազոտությունները դիտարկում են կենդանի մարմնից դուրս բջիջների մշակման և մանիպուլյացիայի տարբեր եղանակներ՝ մարդու անատոմիայի և ֆիզիոլոգիայի հետագա հետազոտությունների և դեղամիջոցներ ստանալու համար: Բջիջների ուսումնասիրման տեխնիկան զարգացել է: Մանրադիտակի առաջընթացի շնորհիվ տեխնիկան և տեխնոլոգիան թույլ են տվել գիտնականներին ավելի լավ պատկերացնել բջիջների կառուցվածքը և գործառույթը: Ստորև թվարկված են բջջային կենսաբանության ուսումնասիրման համար սովորաբար կիրառվող բազմաթիվ տեխնիկա: [7]

    Օգտագործում է արագ աճող բջիջները կրիչների վրա, ինչը թույլ է տալիս մեծ քանակությամբ հատուկ բջիջների տեսակ և բջիջները ուսումնասիրելու արդյունավետ միջոց: [8]. Լյումինեսցենտային մարկերներ, ինչպիսիք են GFP- ն, օգտագործվում են բջիջի որոշակի բաղադրիչի պիտակավորման համար: Դրանից հետո, լույսի որոշակի երկարության երկարությունը օգտագործվում է ցերեկային լույսի նշիչը գրգռելու համար, որն այնուհետև կարող է պատկերացվել: [8]. Օգտագործում է լույսի օպտիկական կողմը ՝ պինդ, հեղուկ և գազային փուլերի փոփոխությունները որպես պայծառության տարբերություններ ներկայացնելու համար: [8] : Համատեղում է ֆլուորեսցենտային մանրադիտակը պատկերների հետ՝ կենտրոնացնելով լույսը և դիպուկ նկարահանման դեպքերը՝ ձևավորելով 3D պատկեր: [8] : Ներառում է մետաղի ներկում և էլեկտրոնների անցում բջիջների միջով, որոնք շեղվելու են մետաղի հետ փոխազդեցության ժամանակ։ Սա, ի վերջո, կազմում է ուսումնասիրվող բաղադրիչների պատկերը: [8]. Բջիջները տեղադրվում են մեքենայի մեջ, որն օգտագործում է մի ճառագայթ ՝ բջիջները ցրելու համար ՝ ելնելով տարբեր կողմերից և, հետևաբար, կարող է դրանք առանձնացնել ՝ ըստ չափի և բովանդակության: Բջիջները կարող են նաև պիտակավորված լինել GFP- ծաղկաբույլով և կարող են առանձնացվել նաև այդ կերպ: [9] : Այս գործընթացը պահանջում է բջջի ջարդում բարձր ջերմաստիճանի կամ ձայնային ախտորոշման միջոցով, որին հաջորդում է ցենտրիֆուգում՝ բջջի մասերը բաժանելու համար, ինչը թույլ է տալիս դրանք առանձին ուսումնասիրել։ [8]

Բջիջների երկու հիմնական դասակարգում կա ՝ պրոկարիոտիկ և էուկարիոտիկ: Պրոկարիոտային բջիջները էուկարիոտիկ բջիջներից տարբերվում են բջջի կորիզի կամ թաղանթով կապված այլ օրգանի բացակայությամբ: [10] Պրոկարիոտիկ բջիջները շատ ավելի փոքր են, քան էուկարիոտները, ինչը նրանց դարձնում է կյանքի ամենափոքր ձևը։ [11] Պրոկարիոտիկ բջիջները ներառում են Բակտերիաներ և Արխեա, և չունեն փակ բջջային միջուկ: Նրանք երկուսն էլ վերարտադրվում են երկուական տրոհման միջոցով: Բակտերիաները, ամենահայտնի տեսակը, ունեն մի քանի տարբեր ձևեր, որոնք ներառում են հիմնականում գնդաձև և ձողաձև: Բակտերիաները կարող են դասակարգվել որպես գրամ դրական կամ գրամ բացասական՝ կախված բջջային պատի կազմից: Բակտերիաների կառուցվածքային առանձնահատկությունները ներառում են դրոշակ, որն օգնում է բջիջին շարժվել, [12] ռիբոսոմներ՝ ՌՆԹ-ն սպիտակուցի փոխակերպելու համար, [12] և նուկլեոիդ, որը պահում է ամբողջ գենետիկական նյութը շրջանաձև կառուցվածքում։ [12] Կան բազմաթիվ գործընթացներ, որոնք տեղի են ունենում պրոկարիոտ բջիջներում, որոնք թույլ են տալիս նրանց գոյատևել: Օրինակ, միացում կոչվող գործընթացում պտղաբերության գործոնը թույլ է տալիս բակտերիաներին ունենալ պիլուս, որը թույլ է տալիս ԴՆԹ -ն փոխանցել F գործոնից զուրկ այլ բակտերիաների, ինչը թույլ է տալիս դիմադրության փոխանցումը թույլ տալ նրան գոյատևել որոշակի միջավայրում: [13]

Էուկարիոտիկ բջիջները կարող են լինել միաբջիջ կամ բազմաբջիջ [12] և ներառել կենդանական, բուսական, սնկային և նախակենդանիների բջիջներ, որոնք բոլորն էլ պարունակում են տարբեր ձևի և չափի օրգանոիդներ: [14]

Էուկարիոտիկ բջիջների կառուցվածքը Խմբագրել

Էուկարիոտիկ բջիջները կազմված են հետևյալ օրգանելներից.

    Սա բջջի գենոմի և գենետիկական տեղեկատվության պահեստ է, որը պարունակում է քրոմոսոմների տեսքով կազմակերպված ողջ ԴՆԹ-ն: Այն շրջապատված է միջուկային ծրարով, որը ներառում է միջուկային ծակոտիներ, որոնք թույլ են տալիս սպիտակուցներ տեղափոխել միջուկի ներսից և դրսից: [15] Սա նաև ԴՆԹ -ի կրկնօրինակման, ինչպես նաև ԴՆԹ -ի ՌՆԹ -ին տառադարձման վայր է: Այնուհետև ՌՆԹ-ն ձևափոխվում և տեղափոխվում է ցիտոզոլ՝ վերածվելու սպիտակուցի: Այս կառուցվածքը գտնվում է միջուկի ներսում, սովորաբար խիտ և գնդաձև է: Այն ռիբոսոմային ՌՆԹ (rRNA) սինթեզի տեղ է, որն անհրաժեշտ է ռիբոսոմային հավաքման համար: Սա գործում է գոլգի ապարատին սպիտակուցներ սինթեզելու, պահելու և արտազատելու համար: [16] : Սա գործում է բջջի ներսում էներգիա կամ ATP արտադրելու համար։ Մասնավորապես, սա այն վայրն է, որտեղ տեղի է ունենում Կրեբսի ցիկլը կամ TCA ցիկլը NADH-ի և FADH-ի արտադրության համար: Այնուհետև այդ արտադրանքները օգտագործվում են էլեկտրոնների փոխադրման շղթայի (ETC) և օքսիդացնող ֆոսֆորիլացման շրջանակներում `ATP- ի վերջնական արտադրության համար: [17] : Սա գործում է սպիտակուցների հետագա մշակման, փաթեթավորման և արտազատման համար մինչև իրենց նպատակակետը: Սպիտակուցները պարունակում են ազդանշանային հաջորդականություն, որը թույլ է տալիս գոլգի ապարատին ճանաչել և ուղղել այն ճիշտ վայր: [18]. Լիզոսոմը գործում է բջիջի դրսից կամ հին օրգանոիդներից բերված նյութը քայքայելու համար: Այն պարունակում է բազմաթիվ թթու հիդրոլազներ, պրոթեզերներ, նուկլեազներ և լիպազներ, որոնք քայքայում են տարբեր մոլեկուլները։ Աուտոֆագիան լիզոսոմների միջոցով քայքայման գործընթաց է, որը տեղի է ունենում, երբ վեզիկուլը դուրս է գալիս ER-ից և կլանում նյութը, այնուհետև միանում և միաձուլվում է լիզոսոմի հետ, որպեսզի նյութը քայքայվի: [19]. ՌՆԹ -ն սպիտակուցի թարգմանելու գործառույթները: Սա գործում է բջիջների օրգանոիդները խարսխելու և կազմելու բջիջի կառուցվածքը և կայունությունը: Բջջային թաղանթը կարելի է բնութագրել որպես ֆոսֆոլիպիդային երկշերտ և բաղկացած է նաև լիպիդներից և սպիտակուցներից: [12] Քանի որ երկշերտի ներսում հիդրոֆոբ է, և որպեսզի մոլեկուլները մասնակցեն բջջի ներսում տեղի ունեցող ռեակցիաներին, նրանք պետք է կարողանան անցնել այս թաղանթային շերտը ՝ բջջին հասնելու համար ՝ օզմոտիկ ճնշման, դիֆուզիոն, կոնցենտրացիայի գրադիենտների և թաղանթային ալիքների միջոցով: . [20] : Գործառույթ է արտադրում spindle մանրաթելեր, որոնք օգտագործվում են քրոմոսոմները բջիջների բաժանման ժամանակ առանձնացնելու համար:

Էուկարիոտիկ բջիջները կարող են նաև կազմված լինել հետևյալ մոլեկուլային բաղադրիչներից.

    Սա կազմում է քրոմոսոմները և ԴՆԹ -ի խառնուրդ է տարբեր սպիտակուցների հետ: Նրանք օգնում են առաջ մղել նյութերը և կարող են օգտագործվել նաև զգայական նպատակներով: [21]

Բջջային նյութափոխանակություն Խմբագրել

Բջջային նյութափոխանակությունը անհրաժեշտ է բջիջի համար էներգիա արտադրելու և հետևաբար նրա գոյատևման համար և ներառում է բազմաթիվ ուղիներ: Բջջային շնչառության համար, երբ գլյուկոզան հասանելի է, գլիկոլիզը տեղի է ունենում բջջի ցիտոսոլի ներսում ՝ պիրուվատ արտադրելու համար: Պիրուվատը ենթարկվում է դեկարբոքսիլացման `օգտագործելով բազմաֆերմենտային համալիրը` ձևավորելով ացետիլ coA, որը կարող է հեշտությամբ օգտագործվել TCA ցիկլում `NADH և FADH2 արտադրելու համար: Այս ապրանքները ներգրավված են էլեկտրոնների փոխադրման շղթայում `ի վերջո ձևավորելով պրոտոնի գրադիենտ ներքին միտոքոնդրիալ մեմբրանի վրայով: Այս գրադիենտը կարող է առաջ մղել ATP- ի և H2O- ի արտադրությունը օքսիդատիվ ֆոսֆորիլացման ընթացքում: [22] Բույսերի բջիջներում նյութափոխանակությունը ներառում է ֆոտոսինթեզ, որը պարզապես շնչառության ճիշտ հակառակն է, քանի որ այն ի վերջո արտադրում է գլյուկոզայի մոլեկուլներ:

Բջջային ազդանշանի խմբագրում

Բջջային ազդանշանը կարևոր է բջիջների կարգավորման և բջիջների համար շրջակա միջավայրից ստացված տեղեկատվությունը մշակելու և համապատասխան արձագանքելու համար: Ազդանշանը կարող է առաջանալ բջջային անմիջական շփման կամ էնդոկրին, պարակրին և աուտոկրին ազդանշանների միջոցով: Բջիջ-բջիջ անմիջական շփումն այն է, երբ բջջի ընկալիչը կապում է մեկ այլ բջջի թաղանթին ամրացված մոլեկուլը: Էնդոկրին ազդանշանը տեղի է ունենում արյան մեջ արտազատվող մոլեկուլների միջոցով: Paracrine ազդանշանը հաղորդակցության համար օգտագործում է երկու բջիջների միջև տարածվող մոլեկուլներ: Ավտոկրինը բջիջ է, որն իրեն ազդանշան է ուղարկում ՝ արտազատելով մոլեկուլ, որը կապվում է իր մակերևույթի ընկալիչին: Հաղորդակցության ձևերը կարող են լինել.

    Կարող է լինել տարբեր տեսակների, ինչպիսիք են լարման կամ կապակցված իոնային ալիքները: Մոլեկուլների և իոնների արտահոսքի և ներհոսքի թույլտվություն: (GPCR). Լայնորեն ճանաչված է, որ պարունակում է 7 միջմեմբրանային տիրույթ: Լիգանդը կապվում է արտաբջջային տիրույթին և երբ լիգանը կապվում է, սա ազդանշան է տալիս գուանինի փոխանակման գործոնին, որը ՀՆԱ-ն փոխակերպում է GTP և ակտիվացնում G-α ենթամիավորը: G-α- ն կարող է թիրախավորել այլ սպիտակուցներ, ինչպիսիք են ադենիլ ցիկլազը կամ ֆոսֆոլիպազը C- ն, որոնք ի վերջո արտադրում են երկրորդական սուրհանդակներ, ինչպիսիք են cAMP, Ip3, DAG և կալցիումը: Այս երկրորդական սուրհանդակները գործում են ազդանշաններն ուժեղացնելու համար և կարող են թիրախավորել իոնային ալիքները կամ այլ ֆերմենտները: Ազդանշանի ուժեղացման օրինակներից մեկն է cAMP-ը միանալով և ակտիվացնելով PKA-ին՝ հեռացնելով կարգավորող ենթամիավորները և ազատելով կատալիտիկ ենթամիավորը: Կատալիտիկ ենթամիավորն ունի միջուկային տեղայնացման հաջորդականություն, որը հուշում է նրան մտնել միջուկ և ֆոսֆորիլացնել այլ սպիտակուցներ՝ կա՛մ ճնշելու, կա՛մ ակտիվացնելու գենի ակտիվությունը: [22]. Կպցրեք աճի գործոնները ՝ հետագայում թիրոզինը խթանելով սպիտակուցի ներբջջային հատվածի վրա `ֆոսֆորիլատ հատելու համար: Ֆոսֆորիլացված թիրոզինը դառնում է SH2 տիրույթ պարունակող սպիտակուցների վայրէջքի հարթակ, որը թույլ է տալիս ակտիվացնել Ras-ը և ներգրավել MAP kinase ուղին: [23]

Բջջային ցիկլ Խմբագրել

Բջջի աճման գործընթացը վերաբերում է ոչ թե բջիջի չափին, այլ տվյալ պահին օրգանիզմում առկա բջիջների թվի խտությանը: Բջիջների աճը վերաբերում է օրգանիզմում առկա բջիջների քանակի ավելացմանը, քանի որ այն աճում և զարգանում է, քանի որ օրգանիզմը մեծանում է, ինչպես նաև մեծանում է առկա բջիջների թիվը: Բջիջները բոլոր օրգանիզմների հիմքն են և կյանքի հիմնական միավորն են: Բջիջների աճն ու զարգացումը էական նշանակություն ունեն հյուրընկալողի պահպանման և օրգանիզմի գոյատևման համար: Այս գործընթացի համար բջիջը անցնում է բջջային ցիկլի և զարգացման փուլերը, որոնք ներառում են բջիջների աճ, ԴՆԹ-ի վերարտադրություն, բջիջների բաժանում, վերածնում և բջիջների մահ: Բջջային ցիկլը բաժանված է չորս առանձին փուլերի `G1, S, G2 և M. G փուլը, որը բջիջների աճի փուլն է, կազմում է ցիկլի մոտ 95% -ը: Բջիջների բազմացումը հրահրվում է նախահայրերի կողմից: Բոլոր բջիջները սկսվում են նույն ձևով և ըստ էության կարող են դառնալ ցանկացած տեսակի բջիջ: Բջջային ազդանշանը, ինչպիսին է ինդուկցիան է, կարող է ազդել մոտակա բջիջների վրա՝ տարբերակելու համար՝ որոշելու բջիջի տեսակը, որը այն կդառնա: Ավելին, դա թույլ է տալիս նույն տիպի բջիջներին համախմբվել և ձևավորել հյուսվածքներ, այնուհետև օրգաններ և, ի վերջո, համակարգեր: G1, G2 և S փուլերը (ԴՆԹ -ի կրկնօրինակում, վնասում և վերականգնում) համարվում են ցիկլի միջֆազային հատված, մինչդեռ M փուլը (միտոզ) ցիկլի բջիջների բաժանման մասն է: Միտոզը բաղկացած է բազմաթիվ փուլերից, որոնք ներառում են համապատասխանաբար պրոֆազ, մետաֆազ, անաֆազ, տելոֆազ և ցիտոկինեզ: Միտոզի վերջնական արդյունքը երկու նույնական դուստր բջիջների ձևավորումն է:

Բջջային ցիկլը կարգավորվում է մի շարք ազդանշանային գործոնների և բարդույթների միջոցով, ինչպիսիք են ցիկլինները, ցիկլինից կախված կինազը և p53: Երբ բջիջն ավարտում է իր աճման գործընթացը և եթե հայտնաբերվում է, որ այն վնասված է կամ փոփոխված, այն ենթարկվում է բջջային մահվան ՝ ապոպտոզով կամ նեկրոզով ՝ վերացնելու այն վտանգը, որը կարող է առաջացնել օրգանիզմի գոյատևման համար: [24]

Բջջային մահացություն, բջջային սերնդի անմահություն Խմբագրել

Այսօրվա յուրաքանչյուր բջիջի ծագումը, ենթադրաբար, գալիս է ավելի քան 3 միլիարդ տարվա անխափան տոհմից մինչև կյանքի ծագումը: Իրականում ոչ թե բջիջներն են անմահական, այլ բազմասերունդ բջիջների տոհմեր: [25] Բջջային տոհմի անմահությունը կախված է բջիջների բաժանման ներուժի պահպանումից: Այս ներուժը կարող է կորչել որևէ կոնկրետ տոհմում `բջիջների վնասման, նյարդային բջիջների վերջնական տարբերակման կամ զարգացման ընթացքում բջջային ծրագրավորված մահվան (ապոպտոզ) պատճառով: Բջիջների բաժանման ներուժի պահպանումը հաջորդ սերունդների ընթացքում կախված է բջջային վնասների, մասնավորապես ԴՆԹ-ի վնասների կանխարգելումից և ճշգրիտ վերականգնումից: Սեռական օրգանիզմներում բողբոջային գծի շարունակականությունը կախված է ԴՆԹ-ի վնասից խուսափելու և ԴՆԹ-ի այդ վնասները վերականգնելու արդյունավետությունից: Սեռական պրոցեսները էուկարիոտներում, ինչպես նաև պրոկարիոտներում, հնարավորություն են տալիս արդյունավետ վերականգնել ԴՆԹ-ի վնասները սերմերի գծում՝ հոմոլոգ ռեկոմբինացիայի միջոցով: [25] [26]

Գիտական ​​այն ճյուղը, որն ուսումնասիրում և ախտորոշում է հիվանդությունները բջջային մակարդակում, կոչվում է ցիտոպաթոլոգիա: Ընդհանուր առմամբ, ցիտոպաթոլոգիան օգտագործվում է ազատ բջիջների կամ հյուսվածքների բեկորների նմուշների վրա, ի տարբերություն հյուսվածքաբանական պաթոլոգիայի ճյուղի, որն ուսումնասիրում է ամբողջ հյուսվածքները: Ցիտոպաթոլոգիան սովորաբար օգտագործվում է մարմնի տարբեր տեղամասերի ընդգրկող հիվանդությունների հետազոտման համար, հաճախ՝ օգնելու քաղցկեղի ախտորոշմանը, ինչպես նաև որոշ վարակիչ հիվանդությունների և այլ բորբոքային պայմանների ախտորոշմանը: Օրինակ, ցիտոպաթոլոգիայի տարածված կիրառումը ՊԱՊ թեստն է, սքրինինգային թեստ, որն օգտագործվում է արգանդի վզիկի քաղցկեղը հայտնաբերելու համար, և արգանդի վզիկի նախաքաղցկեղային վնասվածքներ, որոնք կարող են հանգեցնել արգանդի վզիկի քաղցկեղի:


Բովանդակություն

Բջիջները երկու տեսակի են ՝ էուկարիոտիկ, որոնք պարունակում են միջուկ, և պրոկարիոտիկ, որոնք չեն պարունակում: Պրոկարիոտները միաբջիջ օրգանիզմներ են, մինչդեռ էուկարիոտները կարող են լինել կամ միաբջիջ կամ բազմաբջիջ:

Պրոկարիոտիկ բջիջներ

Պրոկարիոտները ներառում են բակտերիաներ և արխեա ՝ կյանքի երեք տիրույթներից երկուսը: Պրոկարիոտիկ բջիջները Երկրի վրա կյանքի առաջին ձևն էին, որը բնութագրվում էր կենսական կենսական գործընթացներով, ներառյալ բջջային ազդանշանը: Նրանք ավելի պարզ և փոքր են, քան էուկարիոտային բջիջները, չունեն միջուկ և թաղանթով կապված այլ օրգանելներ։ Պրոկարիոտ բջջի ԴՆԹ-ն բաղկացած է մեկ շրջանաձև քրոմոսոմից, որն անմիջական շփման մեջ է ցիտոպլազմայի հետ։ Ցիտոպլազմայի միջուկային շրջանը կոչվում է նուկլեոիդ: Պրոկարիոտների մեծ մասը բոլոր օրգանիզմներից ամենափոքրն է, որի տրամագիծը տատանվում է 0,5-ից մինչև 2,0 մկմ: [13]

Պրոկարիոտ բջիջն ունի երեք շրջան.

  • Բջիջը պարուրում է բջջային ծրարը `ընդհանուր առմամբ կազմված բջջային պատով պատված պլազմային թաղանթից, որը որոշ բակտերիաների դեպքում կարող է հետագայում ծածկվել երրորդ շերտով` պարկուճ կոչվող: Չնայած նրան, որ պրոկարիոտների մեծ մասն ունի և բջջային թաղանթ, և բջջային պատ, կան բացառություններ, ինչպիսիք են Միկոպլազմա (բակտերիաներ) և Թերմոպլազմա (արխեա), որոնք տիրապետում են միայն բջջային թաղանթային շերտին: Theրարը խստություն է հաղորդում բջիջին և առանձնացնում բջջի ներսը շրջակա միջավայրից ՝ ծառայելով որպես պաշտպանիչ զտիչ: Բջջային պատը բաղկացած է մանրէների պեպտիդոգլիկանից և հանդես է գալիս որպես լրացուցիչ արգելք արտաքին ուժերի դեմ: Այն նաև կանխում է բջիջի ընդլայնումը և պայթումը (ցիտոլիզը) օսմոտիկ ճնշումից հիպոտոնիկ միջավայրի պատճառով: Որոշ էուկարիոտիկ բջիջներ (բուսական և սնկային բջիջներ) ունեն նաև բջջային պատ:
  • Բջջի ներսում կա ցիտոպլազմիկ շրջան, որը պարունակում է գենոմ (ԴՆԹ), ռիբոսոմներ և տարբեր տեսակի ներդիրներ: [4] Գենետիկական նյութը ազատորեն հայտնաբերվում է ցիտոպլազմայում: Պրոկարիոտները կարող են կրել արտաքրոմոսոմային ԴՆԹ-ի տարրեր, որոնք կոչվում են պլազմիդներ, որոնք սովորաբար շրջանաձև են: Գծային բակտերիալ պլազմիդներ հայտնաբերվել են սպիրոխետային բակտերիաների մի քանի տեսակների մեջ, ներառյալ սեռի ներկայացուցիչները Բորելիա հատկանշական է Borrelia burgdorferi, որն առաջացնում է Լայմի հիվանդություն։ [14] Չնայած այն, որ չի կազմում միջուկ, ԴՆԹ -ն խտացված է նուկլեոիդում: Պլազմիդները կոդավորում են լրացուցիչ գեներ, օրինակ ՝ հակաբիոտիկակայունության գեներ:
  • Դրսում դրոշակները և պիլին դուրս են գալիս բջջի մակերեսից: Սրանք սպիտակուցներից կազմված կառուցվածքներ են (ոչ բոլոր պրոկարիոտներում), որոնք հեշտացնում են շարժումը և հաղորդակցությունը բջիջների միջև։

Էուկարիոտիկ բջիջներ

Բույսերը, կենդանիները, սնկերը, լորձի բորբոսները, նախակենդանիները և ջրիմուռները բոլորը էուկարիոտ են: Այս բջիջները մոտ տասնհինգ անգամ ավելի լայն են, քան սովորական պրոկարիոտը և կարող են լինել հազար անգամ ավելի մեծ ծավալով: Էուկարիոտների հիմնական տարբերակիչ առանձնահատկությունը, համեմատած պրոկարիոտների հետ, մասնատումն է. Դրանցից ամենակարևորը բջջի միջուկն է [4], այն օրգանը, որը պարունակում է բջիջի ԴՆԹ -ն: Այս միջուկը էուկարիոտին տալիս է իր անունը, որը նշանակում է «իսկական միջուկ (միջուկ)»։ Այլ տարբերությունները ներառում են.

  • Պլազմային մեմբրանը նման է պրոկարիոտների գործառույթին ՝ կազմաձևման փոքր տարբերություններով: Բջջային պատերը կարող են լինել կամ չլինել:
  • Էուկարիոտիկ ԴՆԹ -ն կազմակերպված է մեկ կամ մի քանի գծային մոլեկուլներում, որոնք կոչվում են քրոմոսոմներ, որոնք կապված են հիստոնի սպիտակուցների հետ: Ամբողջ քրոմոսոմային ԴՆԹ-ն պահվում է բջջի միջուկում՝ ցիտոպլազմայից առանձնացված թաղանթով։ [4] Որոշ էուկարիոտիկ օրգանոիդներ, ինչպիսիք են միտոքոնդրիան, նույնպես պարունակում են որոշ ԴՆԹ:
  • Էուկարիոտիկ բջիջներից շատերը թարթիչավոր են առաջնային թարթիչներով: Առաջնային թարթիչները կարևոր դեր են խաղում քիմոսենսացիայի, մեխանիզգացման և ջերմոսենսացիայի մեջ: Այսպիսով, յուրաքանչյուր թարթիչ կարող է «դիտվել որպես զգայական բջջային ալեհավաք, որը համակարգում է մեծ թվով բջջային ազդանշանային ուղիներ, երբեմն ազդանշանը միացնում է թարթիչային շարժունակությանը կամ այլընտրանք բջիջների բաժանման և տարբերակման»: [15]
  • Շարժվող էուկարիոտները կարող են շարժվել շարժական թարթիչների կամ ֆլագելաների միջոցով: Շարժական բջիջները բացակայում են փշատերև և ծաղկած բույսերում: [16] Էուկարիոտյան դրոշակները ավելի բարդ են, քան պրոկարիոտներինը։ [17]

Բոլոր բջիջները՝ լինի դա պրոկարիոտ, թե էուկարիոտ, ունեն թաղանթ, որը պարուրում է բջիջը, կարգավորում է այն, ինչ շարժվում է ներս ու դուրս (ընտրովի թափանցելի) և պահպանում է բջջի էլեկտրական ներուժը։ Թաղանթի ներսում ցիտոպլազման զբաղեցնում է բջջի ծավալի մեծ մասը: Բոլոր բջիջները (բացառությամբ կարմիր արյան բջիջների, որոնցում բացակայում է բջջի կորիզը և օրգանլեյլները `հեմոգլոբինի համար առավելագույն տարածք տեղավորելու համար) կա ԴՆԹ` գեների ժառանգական նյութը և ՌՆԹ -ն, որոնք պարունակում են տեղեկատվություն, որն անհրաժեշտ է տարբեր սպիտակուցներ կառուցելու համար, ինչպիսիք են ֆերմենտները, բջջի հիմնական մեխանիզմը: . Բջիջներում կան նաև այլ տեսակի կենսամոլեկուլներ: Այս հոդվածում թվարկված են այս առաջնային բջջային բաղադրիչները, այնուհետև համառոտ նկարագրվում են դրանց գործառույթը:

Թաղանթ

Բջջային թաղանթը կամ պլազմային թաղանթը կենսաբանական թաղանթ է, որը շրջապատում է բջջի ցիտոպլազմը։ Կենդանիների մոտ պլազմային թաղանթը բջիջի արտաքին սահմանն է, մինչդեռ բույսերում և պրոկարիոտներում այն ​​սովորաբար ծածկված է բջջային պատով: This membrane serves to separate and protect a cell from its surrounding environment and is made mostly from a double layer of phospholipids, which are amphiphilic (partly hydrophobic and partly hydrophilic). Hence, the layer is called a phospholipid bilayer, or sometimes a fluid mosaic membrane. Embedded within this membrane is a macromolecular structure called the porosome the universal secretory portal in cells and a variety of protein molecules that act as channels and pumps that move different molecules into and out of the cell. [4] The membrane is semi-permeable, and selectively permeable, in that it can either let a substance (molecule or ion) pass through freely, pass through to a limited extent or not pass through at all. Cell surface membranes also contain receptor proteins that allow cells to detect external signaling molecules such as hormones.

Բջջային կմախք

The cytoskeleton acts to organize and maintain the cell's shape anchors organelles in place helps during endocytosis, the uptake of external materials by a cell, and cytokinesis, the separation of daughter cells after cell division and moves parts of the cell in processes of growth and mobility. The eukaryotic cytoskeleton is composed of microtubules, intermediate filaments and microfilaments. In the cytoskeleton of a neuron the intermediate filaments are known as neurofilaments. There are a great number of proteins associated with them, each controlling a cell's structure by directing, bundling, and aligning filaments. [4] The prokaryotic cytoskeleton is less well-studied but is involved in the maintenance of cell shape, polarity and cytokinesis. [19] The subunit protein of microfilaments is a small, monomeric protein called actin. The subunit of microtubules is a dimeric molecule called tubulin. Intermediate filaments are heteropolymers whose subunits vary among the cell types in different tissues. But some of the subunit protein of intermediate filaments include vimentin, desmin, lamin (lamins A, B and C), keratin (multiple acidic and basic keratins), neurofilament proteins (NF–L, NF–M).

Genetic material

Two different kinds of genetic material exist: deoxyribonucleic acid (DNA) and ribonucleic acid (RNA). Cells use DNA for their long-term information storage. The biological information contained in an organism is encoded in its DNA sequence. [4] RNA is used for information transport (e.g., mRNA) and enzymatic functions (e.g., ribosomal RNA). Transfer RNA (tRNA) molecules are used to add amino acids during protein translation.

Prokaryotic genetic material is organized in a simple circular bacterial chromosome in the nucleoid region of the cytoplasm. Eukaryotic genetic material is divided into different, [4] linear molecules called chromosomes inside a discrete nucleus, usually with additional genetic material in some organelles like mitochondria and chloroplasts (see endosymbiotic theory).

A human cell has genetic material contained in the cell nucleus (the nuclear genome) and in the mitochondria (the mitochondrial genome). In humans the nuclear genome is divided into 46 linear DNA molecules called chromosomes, including 22 homologous chromosome pairs and a pair of sex chromosomes. The mitochondrial genome is a circular DNA molecule distinct from the nuclear DNA. Although the mitochondrial DNA is very small compared to nuclear chromosomes, [4] it codes for 13 proteins involved in mitochondrial energy production and specific tRNAs.

Foreign genetic material (most commonly DNA) can also be artificially introduced into the cell by a process called transfection. This can be transient, if the DNA is not inserted into the cell's genome, or stable, if it is. Certain viruses also insert their genetic material into the genome.

Organelles

Organelles are parts of the cell which are adapted and/or specialized for carrying out one or more vital functions, analogous to the organs of the human body (such as the heart, lung, and kidney, with each organ performing a different function). [4] Both eukaryotic and prokaryotic cells have organelles, but prokaryotic organelles are generally simpler and are not membrane-bound.

There are several types of organelles in a cell. Some (such as the nucleus and golgi apparatus) are typically solitary, while others (such as mitochondria, chloroplasts, peroxisomes and lysosomes) can be numerous (hundreds to thousands). The cytosol is the gelatinous fluid that fills the cell and surrounds the organelles.

Էուկարիոտիկ

  • Cell nucleus: A cell's information center, the cell nucleus is the most conspicuous organelle found in a eukaryotic cell. It houses the cell's chromosomes, and is the place where almost all DNA replication and RNA synthesis (transcription) occur. The nucleus is spherical and separated from the cytoplasm by a double membrane called the nuclear envelope. The nuclear envelope isolates and protects a cell's DNA from various molecules that could accidentally damage its structure or interfere with its processing. During processing, DNA is transcribed, or copied into a special RNA, called messenger RNA (mRNA). This mRNA is then transported out of the nucleus, where it is translated into a specific protein molecule. The nucleolus is a specialized region within the nucleus where ribosome subunits are assembled. In prokaryotes, DNA processing takes place in the cytoplasm. [4]
  • Mitochondria and chloroplasts: generate energy for the cell. Mitochondria are self-replicating organelles that occur in various numbers, shapes, and sizes in the cytoplasm of all eukaryotic cells. [4]Respiration occurs in the cell mitochondria, which generate the cell's energy by oxidative phosphorylation, using oxygen to release energy stored in cellular nutrients (typically pertaining to glucose) to generate ATP. Mitochondria multiply by binary fission, like prokaryotes. Chloroplasts can only be found in plants and algae, and they capture the sun's energy to make carbohydrates through photosynthesis.
  • Էնդոպլազմիկ ցանց: The endoplasmic reticulum (ER) is a transport network for molecules targeted for certain modifications and specific destinations, as compared to molecules that float freely in the cytoplasm. The ER has two forms: the rough ER, which has ribosomes on its surface that secrete proteins into the ER, and the smooth ER, which lacks ribosomes. [4] The smooth ER plays a role in calcium sequestration and release.
  • Գոլջիի ապարատ: The primary function of the Golgi apparatus is to process and package the macromolecules such as proteins and lipids that are synthesized by the cell.
  • Lysosomes and peroxisomes: Lysosomes contain digestive enzymes (acid hydrolases). They digest excess or worn-out organelles, food particles, and engulfed viruses or bacteria. Peroxisomes have enzymes that rid the cell of toxic peroxides. The cell could not house these destructive enzymes if they were not contained in a membrane-bound system. [4]
  • Ցենտրոսոմ: the cytoskeleton organiser: The centrosome produces the microtubules of a cell – a key component of the cytoskeleton. It directs the transport through the ER and the Golgi apparatus. Centrosomes are composed of two centrioles, which separate during cell division and help in the formation of the mitotic spindle. A single centrosome is present in the animal cells. They are also found in some fungi and algae cells.
  • Վակուոլներ: Vacuoles sequester waste products and in plant cells store water. They are often described as liquid filled space and are surrounded by a membrane. Some cells, most notably Ամեոբա, have contractile vacuoles, which can pump water out of the cell if there is too much water. The vacuoles of plant cells and fungal cells are usually larger than those of animal cells.

Eukaryotic and prokaryotic

  • Ռիբոսոմներ: The ribosome is a large complex of RNA and protein molecules. [4] They each consist of two subunits, and act as an assembly line where RNA from the nucleus is used to synthesise proteins from amino acids. Ribosomes can be found either floating freely or bound to a membrane (the rough endoplasmatic reticulum in eukaryotes, or the cell membrane in prokaryotes). [20]

Many cells also have structures which exist wholly or partially outside the cell membrane. These structures are notable because they are not protected from the external environment by the semipermeable cell membrane. In order to assemble these structures, their components must be carried across the cell membrane by export processes.

Բջջային պատ

Many types of prokaryotic and eukaryotic cells have a cell wall. The cell wall acts to protect the cell mechanically and chemically from its environment, and is an additional layer of protection to the cell membrane. Different types of cell have cell walls made up of different materials plant cell walls are primarily made up of cellulose, fungi cell walls are made up of chitin and bacteria cell walls are made up of peptidoglycan.

Պրոկարիոտիկ

Պարկուճ

A gelatinous capsule is present in some bacteria outside the cell membrane and cell wall. The capsule may be polysaccharide as in pneumococci, meningococci or polypeptide as Bacillus anthracis or hyaluronic acid as in streptococci. Capsules are not marked by normal staining protocols and can be detected by India ink or methyl blue which allows for higher contrast between the cells for observation. [21] : 87

Ֆլագելլա

Flagella are organelles for cellular mobility. The bacterial flagellum stretches from cytoplasm through the cell membrane(s) and extrudes through the cell wall. They are long and thick thread-like appendages, protein in nature. A different type of flagellum is found in archaea and a different type is found in eukaryotes.

Fimbriae

A fimbria (plural fimbriae also known as a pilus, plural pili) is a short, thin, hair-like filament found on the surface of bacteria. Fimbriae are formed of a protein called pilin (antigenic) and are responsible for the attachment of bacteria to specific receptors on human cells (cell adhesion). There are special types of pili involved in bacterial conjugation.

Վերօրինակման

Cell division involves a single cell (called a mother cell) dividing into two daughter cells. This leads to growth in multicellular organisms (the growth of tissue) and to procreation (vegetative reproduction) in unicellular organisms. Prokaryotic cells divide by binary fission, while eukaryotic cells usually undergo a process of nuclear division, called mitosis, followed by division of the cell, called cytokinesis. A diploid cell may also undergo meiosis to produce haploid cells, usually four. Haploid cells serve as gametes in multicellular organisms, fusing to form new diploid cells.

DNA replication, or the process of duplicating a cell's genome, [4] always happens when a cell divides through mitosis or binary fission. This occurs during the S phase of the cell cycle.

In meiosis, the DNA is replicated only once, while the cell divides twice. DNA replication only occurs before meiosis I. DNA replication does not occur when the cells divide the second time, in meiosis II. [22] Replication, like all cellular activities, requires specialized proteins for carrying out the job. [4]

DNA repair

In general, cells of all organisms contain enzyme systems that scan their DNA for damages and carry out repair processes when damages are detected. [23] Diverse repair processes have evolved in organisms ranging from bacteria to humans. The widespread prevalence of these repair processes indicates the importance of maintaining cellular DNA in an undamaged state in order to avoid cell death or errors of replication due to damages that could lead to mutation. E. coli bacteria are a well-studied example of a cellular organism with diverse well-defined DNA repair processes. These include: (1) nucleotide excision repair, (2) DNA mismatch repair, (3) non-homologous end joining of double-strand breaks, (4) recombinational repair and (5) light-dependent repair (photoreactivation).

Growth and metabolism

Between successive cell divisions, cells grow through the functioning of cellular metabolism. Cell metabolism is the process by which individual cells process nutrient molecules. Metabolism has two distinct divisions: catabolism, in which the cell breaks down complex molecules to produce energy and reducing power, and anabolism, in which the cell uses energy and reducing power to construct complex molecules and perform other biological functions. Complex sugars consumed by the organism can be broken down into simpler sugar molecules called monosaccharides such as glucose. Once inside the cell, glucose is broken down to make adenosine triphosphate (ATP), [4] a molecule that possesses readily available energy, through two different pathways.

Սպիտակուցների սինթեզ

Cells are capable of synthesizing new proteins, which are essential for the modulation and maintenance of cellular activities. This process involves the formation of new protein molecules from amino acid building blocks based on information encoded in DNA/RNA. Protein synthesis generally consists of two major steps: transcription and translation.

Transcription is the process where genetic information in DNA is used to produce a complementary RNA strand. This RNA strand is then processed to give messenger RNA (mRNA), which is free to migrate through the cell. mRNA molecules bind to protein-RNA complexes called ribosomes located in the cytosol, where they are translated into polypeptide sequences. The ribosome mediates the formation of a polypeptide sequence based on the mRNA sequence. The mRNA sequence directly relates to the polypeptide sequence by binding to transfer RNA (tRNA) adapter molecules in binding pockets within the ribosome. The new polypeptide then folds into a functional three-dimensional protein molecule.

Շարժունակություն

Unicellular organisms can move in order to find food or escape predators. Common mechanisms of motion include flagella and cilia.

In multicellular organisms, cells can move during processes such as wound healing, the immune response and cancer metastasis. For example, in wound healing in animals, white blood cells move to the wound site to kill the microorganisms that cause infection. Cell motility involves many receptors, crosslinking, bundling, binding, adhesion, motor and other proteins. [24] The process is divided into three steps – protrusion of the leading edge of the cell, adhesion of the leading edge and de-adhesion at the cell body and rear, and cytoskeletal contraction to pull the cell forward. Each step is driven by physical forces generated by unique segments of the cytoskeleton. [25] [26]

Navigation, control and communication

In August 2020, scientists described one way cells – in particular cells of a slime mold and mouse pancreatic cancer–derived cells – are able to navigate efficiently through a body and identify the best routes through complex mazes: generating gradients after breaking down diffused chemoattractants which enable them to sense upcoming maze junctions before reaching them, including around corners. [27] [28] [29]


Structure of Mitochondrial DNA (With Diagram) | Բջջային կենսաբանություն

Mitochondrial DNA is a double stranded circular molecule, which is inherited from the mother in all multi-cellular organisms, though some recent evidence suggests that in rare instances mitochondria may also be inherited via a paternal route. Typically, a sperm carries mitochondria in its tail as an energy source for its long journey to the egg. When the sperm attaches to the egg during fertilization, the tail falls off. Consequently, the only mitochondria the new organism usually gets are from the egg its mother provided. There are about 2 to 10 transcripts of the mt-DNA in each mitochondrion. Compared to chromosomes, it is relatively smaller, and contains the genes in a limited number.

The size of mitochondrial genomes varies greatly among different organisms, with the largest found among plants, including that of the plant Arabidopsis, with a genome of 200 kbp in size and 57 protein-encoding genes. The smallest mtDNA genomes include that of the protist Plasmodium falciparum, which has a genome of only 6 kbp and just 2 protein- encoding genomes. Humans and other animals have a mitochondrial genome size of 17 kbp and 13 protein genes.

Mitochondrial DNA consists of 5-10 rings of DNA and appears to carry 16,569 base pairs with 37 genes (13 proteins, 22 t-RNAs and two r-RNA) which are concerned with the pro­duction of proteins involved in respiration. Out of the 37 genes, 13 are responsible for mak­ing enzymes, involved in oxidative phosphorylation, a process that uses oxygen and sugar to produce adenosine tri-phosphate (Fig. 4.56). The other 14 genes are responsible for making molecules, called transfer RNA (t-RNA) and ribosomal RNA (r-RNA). In some metazoans, there are about 100 – 10,000 separate copies of mt-DNA present in each cell.

Unlike nuclear DNA, mitochondrial DNA doesn’t get shuffled every generation, so it is presumed to change at a slower rate, which is useful for the study of human evolution. Mito­chondrial DNA is also used in forensic science as a tool for identifying corpses or body parts and has been implicated in a number of genetic diseases, such as Alzheimer’s disease and diabetes. Changes in mt-DNA can cause maternally inherited diseases, which leads to faster aging process and genetic disorders.


One Name, Many Types

There are many types of cells. In biology class, you will usually work with plant-like բջիջները և animal-like բջիջները: We say "animal-like" because an animal type of cell could be anything from a tiny microorganism to a nerve cell in your brain. Biology classes often take out a microscope and look at single-celled microbes from pond water. You might see hydra, amoebas, or euglena.

Plant cells are easier to identify because they have a protective structure called a cell wall made of cellulose. Plants have the wall animals do not. Plants also have organelles such as the green chloroplast or large, water-filled vacuoles. Chloroplasts are the key structure in the process of ֆոտոսինթեզ.

Cells are unique to each type of organism. If you look at very simple organisms, you will discover cells that have no defined nucleus (prokaryotes) and other cells that have hundreds of nuclei (բազմամիջուկային).

Humans have hundreds of different cell types. You have red blood cells that are used to carry oxygen (O2) through the body and other cells specific to your heart muscle. Even though cells can be very different, they are basically compartments surrounded by some type of membrane.


Դիտեք տեսանյութը: ԲՆԱԳԻՏՈՒԹՅՈՒՆ ԱՄԵՆԱՓՈՔՐԵՐԻ ՀԱՄԱՐ (Դեկտեմբեր 2021).