1

Az anyagi struktúrák és az ontológiai tömeg nélküli hullámközeg egysége lehetővé teszi számunkra, hogy megértsük minden típusú kölcsönhatás természetét, valamint a nukleonok, magok és atomok szerkezetének rendszerszerű szerveződését. A neutronok kulcsszerepet játszanak a nukleáris stabilitás kialakításában és fenntartásában, amelyet a protonok és neutronok közötti két bozoncsere-csatolás biztosít. Az alfa-részecskék a szerkezet fő „építőkövei”. A magok szerkezete, amely alakja közel áll a gömb alakúhoz, a D.I. periodikus rendszerének periódusainak megfelelően alakulnak ki. Mengyelejev szekvenciális összeadással n-p-n komplex, alfa részecskék és neutronok. Ok radioaktív bomlás atomok az atommag nem optimális szerkezete: a protonok vagy neutronok számának többlete, aszimmetria. Az atommagok alfa szerkezete megmagyarázza minden típusú radioaktív bomlás okait és energiaegyensúlyát.

nukleonszerkezet

alfa részecskék

"bozoncserélő" erők

stabilitás

radioaktivitás

1. Vernadsky V.I. Bioszféra és nooszféra. – M.: Rolf. 2002. – 576 p.

2. Dmitriev I.V. Forgatás egy, két vagy három belső tengely mentén – szükséges feltételés a részecskék létezésének formája fizikai világ. – Samara: Samara könyv. kiadó, 2001. – 225 p.

3. Poljakov V.I. „Homo sapiens” vizsga (Ökológiától és makroökológiától... a VILÁGIG). – Saransk: kiadó Mordvai Egyetem, 2004. – 496 p.

4. Poljakov V.I. A VILÁG SZELLEME a káosz és a vákuum helyett (Az Univerzum fizikai szerkezete) // „Modern tudományintenzív technológiák” - 2004. 4. sz. – P.17-20.

5. Poljakov V.I. Elektron = pozitron?! //Modern csúcstechnológia. – 2005. – 11. sz. – 71-72.

6. Poljakov V.I. Az anyag születése // Alapkutatás 2007. 12. sz. – P.46-58.

7. Poljakov V.I. „Homo sapiens – II” vizsga. A huszadik század természettudományi fogalmaitól - a természeti megértésig. – Természettudományi Akadémia kiadó. – 2008. – 596 p.

8. Poljakov V.I. Miért stabilak a protonok és miért radioaktívak a neutronok? // „Radioaktivitás és radioaktív elemek az emberi környezetben”: IV. Nemzetközi Konferencia, Tomszk, 2013. június 5-7. – Tomszk, 2013. – 415-419.

9. Poljakov V.I. A nukleonok, atommagok szerkezetének, az atomok stabilitásának és radioaktivitásának természetes megértésének alapjai // Uo. – 419-423.

10. Poljakov V.I. Az atomok szerkezete - orbitális hullámmodell // A modern természettudomány fejlődése. – 2014. 3. sz. – P.108-114.

12. Fizikai mennyiségek: Kézikönyv // A.P. Babicsev, N.A. Babushkina, A.M. Bratkovszkij és mások; Szerk. I.S. Grigorjeva, E.Z. Melikhova. – M.: Energoatomizdat, 1991. – 1232 p.

A modern fizika csepp-, héj-, általánosított és egyéb modelleket kínál az atommagok szerkezetének leírására. A nukleonok összekapcsolódását az atommagokban a „különleges nukleáris erők” okozta kötési energia magyarázza. Ezen erők tulajdonságait (vonzás, rövid hatótávolságú hatás, töltésfüggetlenség stb.) axiómaként fogadjuk el. A kérdés „miért van ez így?” szinte minden szakdolgozatnál felmerül. „Elfogadott (?), hogy ezek az erők azonosak a nukleonoknál... (?). A könnyű atommagok esetében a fajlagos kötési energia meredeken növekszik, számos ugráson (?), majd lassabban növekszik (?), majd fokozatosan csökken.” „A legstabilabbak az úgynevezett „mágikus atommagok”, amelyekben a protonok vagy neutronok száma megegyezik a mágikus számok valamelyikével: 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126...(?) A kettős mágikus atommagok különösen stabilak: 2He2, 8O8, 20Ca20, 20Ca28, 82Pb126” (a bal és a jobb oldali indexek az atommagban lévő protonok és neutronok számának felelnek meg). Miért léteznek „mágikus” atommagok, és a 28Ni28 mágikus izotóp maximumával? fajlagos energia csatlakozás 8,7 MeV - rövid élettartamú
(T1/2 = 6,1 nap)? „A sejtmagokat szinte állandó kötési energia és állandó sűrűség jellemzi, független a nukleonok számától” (?!). Ez azt jelenti, hogy a kötési energia nem jellemez semmit, csak úgy táblázat értékeit tömeghiba (20Ca20 kevesebb mint 21Sc24, 28Ni30 kevesebb mint 27Co32 és 29Cu34 stb.). A fizika elismeri, hogy „a nukleáris erők összetett természete és az egyenletek megoldásának nehézségei... nem tették lehetővé az egységes következetes elmélet atommag". A 20. század tudománya a relativitáselmélet posztulátumaira épülve felszámolta a logikát és az ok-okozati összefüggéseket, a matematikai fantomokat pedig valósággá nyilvánította. Az atommagok és az atomok szerkezetének ismerete nélkül a tudósok atombombákat hoztak létre, és az Univerzum ősrobbanását próbálják szimulálni ütköztetőkben...

Az „A. Einstein természettudományi forradalma” több tucat kiemelkedő tudós (Huygens, Hooke, Jung, Navier, Stokes, Hertz, Faraday, Maxwell, Lorentz, Thomson, Tesla stb.) munkáit helyettesítette az „egyenletekkel”. tér-idő kontinuum” stb., akik kidolgozták az elektromágnesesség és atomizmus elméleteit az „éter” közegben. Egy évszázadot kellene visszamennünk...

A munka célja és módja. A tudomány zsákutcájából való kiút az „éter” médium lényegének megértése alapján lehetséges. AZ ÉS. Vernadsky ezt írta: „A NEM ANYAGI környezet sugárzása lefedi az összes elérhető, minden elképzelhető teret... Körülöttünk, magunkban, mindenhol és mindenhol, megszakítás nélkül, örökké változó, egybeeső és ütköző, különböző hullámhosszúságú sugárzások vannak – hullámokból. amelyek hosszát a milliméter tízmilliomodik törtrészében számolják, a hosszúakig, kilométerekben mérve... Az egész tér tele van velük...” . Minden anyag ebből az ontológiai, nem anyagi hullámkörnyezetből jön létre, és azzal kölcsönhatásban létezik. Az „éter” nem gáz vagy örvények káosza, hanem „Cselekvés, amely elrendeli a káoszt – SZELLEM”. A SZELLEM környezetében egyetlen elemi részecskéből - egy massonból (elektron/pozitron) - a nukleonoktól, atommagoktól és atomoktól az Univerzumig természetes módon és szisztematikusan szerveződnek a struktúrák.

A munka kidolgozza az atommagok szerkezetének modelljét, amely megmagyarázza tulajdonságaikat, a nukleonok magokban való kapcsolódásának okait, különleges stabilitást és radioaktivitást.

A nukleonok szerkezete és tulajdonságai

A fizikában elfogadott nukleonmodell tucatnyi hipotetikus részecskéből épül fel, melyek mesés elnevezése „kvark” és mesebeli különbségek vannak, köztük: szín, báj, furcsaság, báj. Ez a modell túl bonyolult, nincs bizonyítéka, és még a részecskék tömegét sem tudja megmagyarázni. A nukleonok szerkezetének modelljét, amely megmagyarázza minden tulajdonságukat, I.V. Dmitriev (Szamara) a maximális konfigurációs entrópia (egyenlőség) kísérletileg felfedezett elve alapján szerkezeti elemek a primer részecskék felszínén és térfogatában), valamint a tézis arról, hogy a részecskék csak akkor léteznek, ha „egy, kettő vagy három saját belső tengelyük mentén forognak”. A nukleon a plusz-müon μ+-t körülvevő 6 hatszögletű π+(-) mezon szerkezetéből jön létre, szerkezetük a golyók számának megválasztásával épül fel: kétféle elektronból és pozitronból. Egy ilyen szerkezetet a műben a kőművesek anyagi részecskéinek és a Szellem környezetének kölcsönhatása alapján támasztottak alá, majd a finomszerkezeti állandónak megfelelő mezonok szerkezetének megalkotása alapján finomítottak és bizonyították.
1/α = 2h(ε0/μ0)1/2/e2 = 137,036. Felett fizikai jelentése W. Pauli és R. Feynman fizikusok értetlenül álltak ezen az állandó felett), és a SZELLEM közegben nyilvánvaló: csak a töltéstől 1/α relatív távolságra van hullámkölcsönhatás az anyag és a közeg között.

Ras páros szám kőművesek (me) a müonszerkezetben 3/2α = 205,6, a müon tömege pedig 206,768 me legyen. 207 kőműves szerkezetében a központi határozza meg a töltést ±e és a spint ±1/2, a 206 pedig kölcsönösen kompenzált. I. Dmitriev feltételezése szerint a pionok „biaxiális” elektronokból és pozitronokból jönnek létre (spin = 0, töltés +/-, tömeg me). A SZELLEM környezetben a 2/3 me tömegű bozonoknak kell létrejönniük a kvantumokból történő anyagképződés első szakaszaként. háttérsugárzás Univerzum a Nap légkörében. Sűrű szerkezetben 3/α = 411 ilyen részecske legyen, tömegük pedig 3/α · 2/3 me = 274 me, ami pi-mezonoknak felel meg (mπ = 273,210 me). Szerkezetük a müonokéhoz hasonló: a középpontban lévő részecske határozza meg a töltést ± 2/3e és a spin 0, a 205 részecske pedig kiegyensúlyozott.

A proton szerkezete egy központi müonból és 6 pionból áll, figyelembe véve a tömegveszteséget 6 masson (a müon összekapcsolása pionokkal) és 6 bozon (pionok közötti csatolás, 4) csere ("nukleáris") csatolásával me) magyarázza a tömegét.

Mr = 6mp + mm - 10me = 6·273,210 me+ +206,768 me - 10 me = 1836,028 me.

Ez az érték 0,007%-os pontossággal a Мр = 1836,153me protontömegnek felel meg. A protontöltés +e és a spin ±1/2 a központi müonban+ lévő központi masson+ határozza meg. A protonmodell minden tulajdonságát megmagyarázza, beleértve a stabilitást is. A SZELLEM környezetben az anyagi részecskék kölcsönhatása a környezet kapcsolódó „felhőinek” rezonanciája (alak és frekvencia egybeesése) eredményeként jön létre. A proton stabil, mert az anyagrészecskéktől és a kvantumoktól egy pionhéj védi, amelyek eltérő hullámterűek.

A proton tömege 1836,153 me, a neutroné pedig 1838,683 me. A protontöltés kompenzációját, a hidrogénatom analógiájára, egy elektron biztosítja az egyenlítői síkjában hullámpályán („egy forgástengely”), és „kéttengelyű forgása” „otthon”-nak bizonyul. a pionfelhőben. Adjunk hozzá 2 bozont az ellentétes elhelyezkedésű neutronpionokban; kompenzálják a keringési lendületet, és a neutron tömege 1838,486 me lesz. Ez a szerkezet magyarázza a neutron tömegét (0,01%-os különbség), a töltés hiányát és ami a legfontosabb, az „nukleáris” erőket. Az „extra” bozon gyengén kötődik a szerkezetben és „csere” kapcsolatot biztosít, a szomszédos protonpionban a magfrekvencián „üres helyet” foglalva kiszorítja a neutronba visszatérő másik bozont. A neutron „extra” bozonjai a „két kar”, amelyek összetartják az atommagokat.

Az elemek magjában lévő neutron biztosítja az atommagok stabilitását, és önmagát „megmenti” az atommagban a bomlástól (T1/2 = 11,7 perc), aminek oka a „gyenge pontjai”: az elektronpálya ill. a „pünkösdi rózsabunda” jelenléte az „extra” bozon hat pionja közül kettőben.

A huszadik század tudósai elméletek tucatjával és több száz „elemi” részecskével álltak elő, de nem tudták megmagyarázni az atomok szerkezetét, és a természetnek mindössze két hasonló részecske kellett két nukleon létrehozásához, és ezekből 92 elem és a teljes anyag felépítése. VILÁG!!!

Az atommagok alfa szerkezete

A természetben leggyakrabban előforduló elemek izotópjai páros számú neutront tartalmaznak (a 4Be5 és a 7N7 kivételével). A 291 stabil izotóp 75%-ának páros számú neutronja van, és csak 3%-ának páros-páratlan magja. Ez jelzi a proton és a két neutron közötti kötés preferenciáját, a proton-proton kötések hiányát és a „nukleáris erők töltésfüggetlenségét”. A magvázat neutron-proton kötések alkotják, ahol minden neutron két bozon (például 2He1) kicserélésével 2 protont tarthat. A nehéz atommagokban a neutronok relatív száma növekszik, erősítve a magvázat.

A bemutatott érvek és az anyag szisztematikus szervezésének elve nem anyagi környezetben lehetővé teszik az elemek magjai szerkezetének „blokképítési” modelljét, amelyben a „tömb” egy hélium magja. atom - alfa részecske. A hélium a kozmológiai nukleoszintézis fő eleme, és az Univerzumban a bőséget tekintve a hidrogén után a második elem. Az alfa-részecskék a szorosan kötött két nukleonpár optimális szerkezete. Ez egy nagyon kompakt, szorosan összefüggő gömbszerkezet, amely geometriailag gömbként ábrázolható, amelybe egy kocka van beleírva, amelyekben 2 proton és 2 neutron átlós csomópontjai vannak. Minden neutronnak két „nukleáris csere” kötése van két protonnal. A neutron és a protonok közötti elektromágneses kapcsolatot a szerkezetében lévő orbitális elektron biztosítja (megerősítés: mágneses momentumok: μ (p) = 2,793 μN, μ (n) = -1,913 μN, ahol μN a Bohr magmagneton).

A protonok feltételezett „Coulomb” taszítása nem mond ellent megközelítésüknek. Ennek, csakúgy, mint a kőműves müonok szerkezetének magyarázata abban rejlik, hogy a „töltést” a részecske tömegének szerves tulajdonságaként értelmezzük - a közeg SZELLEM mozgását, amely a tömeg hullámmozgásához kapcsolódik, erőként kifejezve ebben a közegben (a töltés mértékegysége lehet coulomb2 - erő szorozva a felülettel). A +/- töltések két típusa a bal és a jobb forgásirány. Amikor két proton közeledik az egyenlítői síkban, a „befogott” közeg mozgása ellentétes lesz, a „pólusok felől” közeledve pedig ugyanabban az irányban történik, elősegítve a konvergenciát. A részecskék megközelítését a „Compton” hullámhossznak megfelelő „mező” héjuk kölcsönhatása korlátozza: λK(p) = 1,3214·10-15 m, és λK(n) = 1,3196·10-15 m a proton és a neutron ilyen távolságban a köztük lévő bozoncserélő („nukleáris”) erők hatnak.

Az alfa-részecskékből származó atommagok szerkezete minimális térfogattal és a gömb alakúhoz közeli alakkal jön létre. Az alfa-részecskék szerkezete lehetővé teszi, hogy egyesüljenek egy n-p bozoncserélő kötés megszakításával és két n-p és p-n kötés kialakításával a szomszédos alfa-részecskékkel. Az atommagban tetszőleges számú proton esetén egyetlen gömb alakú mező képződik, amelynek intenzitása akkora, mintha a töltés a központban koncentrálódna (Ostrogradsky-Gauss szabály). Oktatás egyetlen mező az atommagot az atomok orbitális hullámszerkezete igazolja, ahol minden s, p, d, f pálya gömbhéjat alkot.

Az elemek magjainak felépítése alfa-részecskékből szisztematikusan, szekvenciálisan történik minden periódusban az előző elem magjai alapján. A páros számú protonnal rendelkező atommagokban a kötések kiegyensúlyozottak, a szerkezetben való megjelenés következő atom további proton nem lehetséges. Az atommagokban az oxigén után a proton hozzáadása az (n-p-n) séma szerint történik. A struktúrák kialakításának egyértelmű sorrendje a periódusoknak és sorozatoknak megfelelően a D.I. táblázatban. Mengyelejev - a javasolt magmodell érvényességének megerősítése, és V. I. gondolatainak megerősítéseként szolgál. Vernadsky az „atomok szukcessziójáról”: „Az atomok természetes törékenységének folyamata elkerülhetetlenül és ellenállhatatlanul megtörténik... Bármely atom történetét figyelembe véve kozmikus idő, azt látjuk, hogy bizonyos időtartamok után azonnal, egyenlő ugrásokkal, a poláris idővektor irányában átmegy egy másik atomba, egy másik kémiai elembe.” Az első periódusú atommagok sémáit a táblázat tartalmazza. 1.

Asztal 1

A magok becsült szerkezete ( lapos vetítés) a stabil atomok fő izotópjai alfa-részecskékből (α), protonokból (p) és neutronokból (n): pAn

							nnααααααnn

	nnααααααnn		nnαααnnαααnn nnααnαααnααnn nαααnnαααn	nnααααααnn nααnnααnnααn nαααnnαααn

Az elemek következő 5. és 6. periódusa is hasonlóan modellezhető, figyelembe véve azt a tényt, hogy a protonok számának növekedéséhez a neutronok számának növelése szükséges mind az atommagok belső vázában, mind az ún. felszíni réteg, az n-n séma szerint.

Az atommagok szerkezetének bemutatott vizuális sík vetülete kiegészíthető a periódusos rendszer periódusainak megfelelő pályadiagrammal
(2. táblázat).

2. táblázat

Az elemek és periódusok nukleáris héjai a táblázatban D.I. Mengyelejev

Nukleáris burok - periódus	Kezdeti és végső elem sorban	Elemek száma	n/p arány
			Alapvető	Véges
	55Cs78 -82Pb126 (83Bi126… 86Rn136)
	(87Fr136 - 92U146…).

A héjak az atom szerkezetéhez hasonlóan épülnek fel, ahol az elektronpályák gömbhéjai az egyes periódusokban nagyobb sugárban jönnek létre, mint az előző periódusban.

A 82Pb126 utáni elemek (83Bi126 T1/2 ≈1018 év) nem stabilak (zárójelben a 2. táblázatban). Az ólomszerkezetben található 41 alfa-részecske elektromos töltést képez, amihez további 40-44 neutron erejére van szükség az atommagok stabilitásának fenntartásához. A neutronok és protonok számának aránya n/p> (1,5÷1,6) a nehéz atommagok stabilitási határa. Az atommagok felezési ideje 103 „elem” után másodperc. Ezek az „elemek” nem tudják megőrizni a mag szerkezetét és formáját elektronhéj atom. Aligha érdemes a tudósok pénzét és idejét mesterséges előállításukra költeni. Nem létezhet „stabilitás szigete”!

Az atommagok alfa szerkezeti modellje megmagyarázza az összekapcsolódási erőket, a stabilitást és az elemek összes tulajdonságát (az inert gázok szerkezetének teljessége, a természetben való elterjedtsége és a szimmetrikus szerkezetű elemek különleges stabilitása: O, C, Si, Mg, Ca , hasonlóság Cu, Ag, Au...) .

A „nem spontán” bomlás okai

A radioaktív izotópok szerkezete nem szimmetrikus, a jelenléte kiegyensúlyozatlan n-p párok. Az izotópok felezési ideje annál rövidebb, minél jobban eltér a szerkezetük az optimálistól. A nagyszámú protont tartalmazó izotópok radioaktivitása azzal magyarázható, hogy a neutronok „csereereje” nem képes fenntartani teljes töltésüket, a neutronfelesleggel rendelkező izotópok bomlását pedig az optimális feleslegük magyarázza. szerkezet. Az atommagok alfa szerkezete lehetővé teszi számunkra, hogy megmagyarázzuk a radioaktív bomlás minden típusának okait.

Alfa bomlás. A magfizikában „szerint modern ötletek, az alfa részecskék a radioaktív bomlás pillanatában keletkeznek, amikor két proton és két neutron találkozik az atommag belsejében... egy alfa-részecske kiszökése az atommagból az alagúthatásnak köszönhetően lehetséges egy potenciálgáton, amelynek magassága kb. legalább 8,8 MeV.” Minden véletlenül történik: mozgás, találkozás, formáció, energiaszerzés és átrepülés egy bizonyos korláton. Az alfa szerkezetű magokban nincs akadály a menekülésre. Amikor az összes proton teljes töltésének erőssége meghaladja az összes neutront visszatartó bozoncsere-erőt, az atommag kidobja a szerkezetben legkevésbé kötött alfa-részecskét, és 2 töltéssel „megfiatalodik”. Az alfa-bomlás lehetősége a magok szerkezetétől függ. A 62Sm84 mag 31 alfa részecskéjénél jelenik meg (n/p = 1,31), és 84Po-tól válik szükségessé (n/p = 1,48).

β+ bomlás. A magfizikában „a β+-bomlási folyamat úgy megy végbe, mintha az atommag egyik protonja neutronná alakulna, pozitront és neutrínót bocsát ki: 11p→ 01n + +10e + 00νe... Mivel a proton tömege kisebb, mint egy neutroné, akkor ilyen reakciók szabad protonnál nem figyelhetők meg. Az atommagban kötött protonhoz azonban, köszönhetően nukleáris kölcsönhatás részecskék, ezek a reakciók energetikailag lehetségesnek bizonyulnak." A fizika a reakció folyamatának magyarázatát, a pozitron megjelenését az atommagban és a 2,5 me-nyi tömegnövekedést a proton neutronná alakulásához a következő posztulátumra cserélte: „a folyamat lehetséges”. Ezt a lehetőséget az alfa szerkezet magyarázza. Tekintsük a klasszikus bomlási sémát: 15Р15 → 14Si16 + +10e + 00νe. Az 1. táblázat szerint a 15Р16 (7α-npn) stabil izotóp szerkezete. Izotóp szerkezet
15P15 - (7α-np), de a szerkezetben lévő (n-p) kötés gyenge, így a felezési idő 2,5 perc. A bomlási séma több szakaszban is bemutatható. A gyengén kötött protont az atommag töltése kiszorítja, de az alfa részecske neutronját „megragadja”, és 4 kötésbozon felszabadulásával elpusztítja. „Biaxiális” bozonok nem létezhetnek a SZELLEM környezetben, és a sémák szerint neutrínók és antineutrínók kibocsátásával alakulnak át „triaxiális” kőművesekké, különböző momentumokkal (+ és -; elektron és pozitron).
β-: (e--- + e+++ → e- -++ + ν0-) és β+: (e--- + e+++ → e+ --+ + ν0+). A pozitron kiszorul az atommagból, és az egykori proton körül keringő elektron kompenzálja annak töltését, neutronná alakítva azt. Becsült reakcióséma: (7α-np) → (6α- n-p-n-р-n-p + 2е--- + 2e+++) → ((6 α) + (npnp) + n + (p-e-)) + e+ + ν0- + ν0+ → (7 α -nn) + e+ + ν0- + ν0+. A diagram elmagyarázza a bomlás okát és folyamatát, a részecskék tömegének változását, és feltételezi 2 impulzus kibocsátását: neutrínó és antineutrínó.

β- bomlás. „Mivel az elektron nem repül ki az atommagból és nem szökik ki az atom héjából, feltételezték, hogy a β-elektron az atommag belsejében lezajló folyamatok eredményeként születik...”. Van magyarázat! Ez a folyamat jellemző azokra a magokra, amelyek szerkezetében több neutron található, mint ennek az elemnek a stabil izotópjai. A kialakult páros-páros szerkezetű mag után következő izotóp magjának szerkezete n-p-n „tömbben” nő, a tömegben következő izotóp pedig egy másik „nagyon hasznos” neutront tartalmaz. Egy neutron gyorsan „ledobhat” egy orbitális elektront, hogy protonná váljon, és alfa szerkezetet hozzon létre: npn + (n→p) = npnp = α. Az elektron és az antineutrínó elviszi a felesleges tömeget és energiát, az atommag töltése eggyel nő.

ε-elfogás. Ha egy stabil szerkezethez hiányoznak a neutronok, a protonok többlettöltése vonzza és befogja az elektront az egyik belső héjak atom, neutrínókat bocsát ki. Az atommagban lévő proton neutronná alakul.

Következtetés

Az elemmagok alfa szerkezetének bemutatott modellje lehetővé teszi a magképződés mintázatainak, stabilitásának, okainak, szakaszainak és energiaegyensúlyának magyarázatát minden típusú radioaktív bomlás esetében. A protonok, neutronok, atommagok és elemek atomjainak szerkezete, amelyet az univerzális állandóknak való megfelelés igazol. fizikai jellemzők környezetszellem, magyarázzon el minden tulajdonságot és minden kölcsönhatást. A modern mag- és atomfizika erre nem képes. Szükséges az alapfogalmak felülvizsgálata: a posztulátumoktól a megértésig.

Bibliográfiai link

Polyakov V.I. AZ ATOMMAG SZERKEZETE ÉS A RADIOAKTIVITÁS OKAI // A modern természettudomány fejlődése. – 2014. – 5-2. – 125–130.
URL: http://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=33938 (Hozzáférés dátuma: 2019.02.27.). Figyelmébe ajánljuk a Természettudományi Akadémia kiadója által kiadott folyóiratokat

A sejtmag számos egysejtű és minden többsejtű szervezetben a sejt lényeges része.

Rizs. 1.

Nukleáris géneket tartalmaz, és ennek megfelelően 2 fő funkciót lát el:

1. Genetikai információ tárolása és reprodukálása;

2. A sejtben lezajló anyagcsere-folyamatok szabályozása.

A kialakult sejtmag jelenléte vagy hiánya alapján a sejtekben minden szervezetet prokariótákra és eukariótákra osztanak. A fő különbség a genetikai anyag (DNS) citoplazmától való elválasztásának mértéke, valamint az eukariótákban komplex DNS-tartalmú kromoszómaszerkezetek kialakulása. Az eukarióta sejtek kialakult magokat tartalmaznak. A prokarióta sejteknek nincs morfológiailag kialakult magja.

A génekben foglaltak megvalósításával örökletes információk a sejtmag szabályozza a fehérjeszintézist, a fiziológiai és morfológiai folyamatokat a sejtben. A sejtmag funkcióit a citoplazmával szoros kölcsönhatásban végzik.

A sejtmagot először Ya Purkin (1825) figyelte meg egy csirke tojásban. Magok növényi sejtek R. Brown (1831-33) írta le, aki gömb alakú szerkezeteket figyelt meg bennük. Az állati sejtek magjait T. Schwann (1838-39) írta le.

A mag mérete 1 mikrontól (egyes protozoonokban) 1 mm-ig (egyes halak és kétéltűek tojásában) változik. A legtöbb eukarióta sejtnek egy magja van. Vannak azonban többmagvú sejtek is (harántcsíkolt izomrostok stb.). A csillóssejtek például 2 sejtmagot (makronukleuszt és mikromagot) tartalmaznak. Vannak olyan poliploid sejtek is, amelyekben megnőtt a kromoszómák száma.

A sejtmag alakja különböző lehet (gömb alakú, ellipszoid, szabálytalan stb.), és a sejt alakjától függ.

Összefüggés van a sejtmag térfogata és a citoplazma térfogata között. A fiatalabb sejtekben általában több van nagy magok. A sejtmag helyzete a sejtben megváltozhat, ahogy differenciálódik vagy tápanyagokat halmoz fel.

A sejtmagot egy magmembrán veszi körül, amely kétrétegű, és egymástól egyenlő távolságra elhelyezkedő magpórusokat tartalmaz.

Az interfázis magba tartoznak a karioplazma, kromatin, magvak, valamint a sejtmagban szintetizált struktúrák (perikromatin fibrillák, perikromatin granulátumok, interkromatin granulátumok). Alatt aktív fázisok A magosztódás során kromatinspirálok és kromoszómák képződnek.

A mag szerkezete heterogén. Vannak több spiralizált heterokromatikus régiók (hamis vagy kromatin magvak). A fennmaradó területek eukromatikusak. Fajsúly a sejtmag magasabban van, mint a citoplazma többi része. A nukleáris szerkezetek közül a magnak van a legnagyobb súlya. A sejtmag viszkozitása nagyobb, mint a citoplazma viszkozitása. Ha a magburok megreped és a karioplazma kijön, a sejtmag a rekonstrukció minden jele nélkül összeesik.

Rizs. 2.

Rizs. 3.

A magburok két membránból áll, a külső az endoplazmatikus retikulum membránjának folytatása. A belső és külső magmembrán lipid kettős rétege a sejtmag pórusainál kapcsolódik össze. Két fonalszerű köztes fibrillák (színes vonalak) biztosítják a nukleáris burok mechanikai szilárdságát a magon belüli rostok alkotják az alatta lévő nukleáris réteget (Alberts szerint).

A nukleáris membrán közvetlenül kapcsolódik endoplazmatikus retikulum. Szomszédos vele mindkét oldalon hálózatszerű struktúrák, amelyek közbenső szálakból állnak. A belső magmembránt szegélyező hálózatszerű szerkezetet nukleáris laminának nevezik.

Rizs. 4.

Sejtmag

Ez a szerkezet minden eukarióta sejtre jellemző. A nukleáris burok külső és belső lipoprotein membránokból áll, amelyek vastagsága 7-8 nm. A lipoprotein membránokat 20-60 nm széles perinukleáris tér választja el. A nukleáris burok korlátozza a sejtmagot a citoplazmából.

A nukleáris burkot pórusok hatják át, amelyek átmérője 60-100 nm. Mindegyik pórus széle mentén sűrű anyag (gyűrűs) található. A magmembrán kerek lyukának határán három sor granulátum található, mindegyikben 8 darab: az egyik sor a sejtmag, a másik a citoplazmatikus oldalon, a harmadik pedig a pórusok középső részében található. . A szemcsék mérete körülbelül 25 nm. Ezekből a szemcsékből fibrilláris folyamatok nyúlnak ki a pórus lumenében egy 15-20 nm átmérőjű központi elem, amely radiális szálakkal kapcsolódik a gyűrűhöz. Ezek a struktúrák együtt alkotják a póruskomplexumot, amely szabályozza a makromolekulák pórusokon való áthaladását.

A külső magmembrán átjuthat az endoplazmatikus retikulum membránjaiba. A külső magmembrán általában nagyszámú riboszómát tartalmaz. A legtöbb állati és növényi sejtben a nukleáris burok külső membránja nem ideális lapos felület- kialakulhat különféle méretek kiemelkedések vagy kinövések a citoplazma felé.

A nukleáris pórusok száma a sejtek metabolikus aktivitásától függ: minél magasabbak a szintetikus folyamatok a sejtekben, annál több pórus van a sejtmag egységnyi felületén.

Kémiai szempontból a magburok összetétele tartalmaz DNS-t (0-8%), RNS-t (3-9%), lipideket (13-35%) és fehérjéket (50-75%).

A magmembrán lipidösszetétele hasonló az ER (endoplazmatikus retikulum) membránjainak kémiai összetételéhez. A magmembránokban alacsony a koleszterin és magas a foszfolipidek tartalma.

A membránfrakciók fehérjeösszetétele nagyon összetett. A fehérjék közül számos, az ER-ben közös enzimet találtak (például glükóz-6-foszfatázt, Mg-függő ATP-ázt, glutamát-dehidrogenázt stb.). Itt számos oxidatív enzim (citokróm oxidáz, NADH-citokróm c reduktáz) és különféle citokrómok aktivitását mutatták ki.

A nukleáris membránok fehérjefrakciói között olyan bázikus fehérjék találhatók, mint a hisztonok, ami a kromatin régiók és a magburok kapcsolatával magyarázható.

A nukleáris burok áteresztőképes az ionok és a kis molekulatömegű anyagok (cukrok, aminosavak, nukleotidok) számára. Az RNS a sejtmagból a citoplazmába kerül.

A nukleáris burok olyan gát, amely korlátozza a sejtmag tartalmát a citoplazmából, és megakadályozza a nagy biopolimerek szabad bejutását a sejtmagba.

Rizs. 5. A nukleáris burok választja el a sejtmagot a citoplazmatikus organellumoktól. Ezen az elektronmikroszkópos felvételen egy tengeri sün petesejtek vékony metszete látható, amelynek magja szokatlanul egyenletesen festődött, a citoplazma pedig sűrűn tele van organellákkal. (Alberts szerint)

Karioplazma

A karioplazma vagy maglé a sejtmag tartalma, amelybe a kromatint, a magvakat és az intranukleáris szemcséket merítik. A kromatin kémiai anyagokkal történő extrakciója után az úgynevezett nukleáris mátrix megmarad a karioplazmában. Ez a komplex nem képvisel semmilyen tiszta frakciót, magában foglalja a magburok, a mag és a karioplazma összetevőit. Mind a heterogén RNS, mind a DNS egy része a nukleáris mátrixhoz kapcsolódott. A magmátrix nemcsak az interfázisú mag általános szerkezetének fenntartásában játszik fontos szerepet, hanem részt vehet a nukleinsavszintézis szabályozásában is.

Kromatin

A sejtmag a sejt szinte minden genetikai információjának tárháza, így a sejtmag fő tartalma a kromatin: dezoxiribonukleinsav (DNS) és különféle fehérjék komplexe. A sejtmagban és különösen a mitotikus kromoszómákban a kromatin DNS-t sokszor hajtogatják, és speciális módon csomagolják a nagyfokú tömörítés elérése érdekében.

Hiszen az összes hosszú DNS-szálat a sejtmagba kell helyezni, amelynek átmérője mindössze néhány mikrométer. Ezt a problémát úgy oldják meg, hogy a DNS-t szekvenciálisan kromatinba csomagolják speciális fehérjék segítségével. A kromatin fehérjék nagy része hisztonfehérjék, amelyek a nukleoszómáknak nevezett globuláris kromatin alegységek részét képezik. A kromatin egy nukleoprotein szál, amely kromoszómákat alkot. A „kromatin” kifejezést W. Flemming (1880) vezette be. A kromatin a kromoszómák diszpergált állapota a sejtciklus interfázisában. A kromatin fő szerkezeti komponensei: DNS (30-45%), hisztonok (30-50%), nem hiszton fehérjék (4-33%). A kromatint 5 típusú hisztonfehérje alkotja (H1, H2A, H2B, H3 és H4). A H1 fehérje gyengén kapcsolódik a kromatinhoz.

A kromatin morfológiájában a nukleoszómákból (körülbelül 10 nm átmérőjű részecskékből) álló „gyöngyök” szerkezetére hasonlít. A nukleoszóma egy 200 bázispár hosszúságú DNS-szakasz, amely egy fehérjemag köré tekered, amely 8 hiszton fehérjemolekulából (H2A, H2B, H3 és H4) áll. Mindegyik nukleoszóma 146 bázispárt takar. A nukleoszóma 8 hisztonmolekulából álló, körülbelül 10 nm átmérőjű hengeres részecske, amelyen valamivel kevesebb, mint két menet DNS-molekulaszál van „tekerve”. A H1 kivételével minden hisztonfehérje a nukleoszóma magjának része. A H1 fehérje a DNS-sel együtt az egyes nukleoszómákat köti egymáshoz (ezt a szakaszt linker DNS-nek nevezik). Elektronmikroszkópban az ilyen mesterségesen dekondenzált kromatin úgy néz ki, mint „gyöngyök egy húron”. A sejt élő magjában a nukleoszómák egy másik hiszton linker fehérje segítségével szorosan összekapcsolódnak, 30 nm átmérőjű, úgynevezett elemi kromatin fibrillumot alkotva. Más, nem hiszton jellegű fehérjék, amelyek a kromatin részét képezik, a kromatin fibrillák további tömörítését, azaz hajtogatását biztosítják, ami a sejtosztódás során éri el maximális értékét a mitotikus vagy meiotikus kromoszómákban. A sejtmagban a kromatin mind sűrű, kondenzált kromatin formájában van jelen, amelyben a 30 nm-es elemi rostok szorosan össze vannak csomagolva, mind pedig homogén diffúz kromatin formájában. E két kromatintípus mennyiségi aránya a sejt metabolikus aktivitásának természetétől és differenciálódási fokától függ. Például a madár eritrociták sejtmagjai, amelyekben nincs aktív folyamatok A replikáció és a transzkripció szinte csak sűrű kondenzált kromatint tartalmaz. A kromatin egy része megőrzi tömör, kondenzált állapotát a teljes sejtciklus alatt – az ilyen kromatint heterokromatinnak nevezik, és számos tulajdonságában különbözik az euchromatintól.

A kromoszómák spiralizált szakaszai genetikailag inertek. A genetikai információ továbbítását a kromoszómák despiralizált szakaszai végzik, amelyek kis vastagságuk miatt fénymikroszkóppal nem láthatók. Az osztódó sejtekben minden kromoszóma erősen spiralizálódik, lerövidül, és kompakt méretet és formát kap.

Az interfázisú magok kromatinja DNS-hordozó test (kromoszómák), amely ekkor elveszti tömör alakját, meglazul, dekondenzálódik. Az ilyen kromoszóma-dekondenzáció mértéke a különböző sejtek magjában változhat. Ha egy kromoszóma vagy annak egy része teljesen dekondenzált, akkor ezeket a zónákat diffúz kromatinnak nevezik. Amikor a kromoszómák nem teljesen fellazulnak, a kondenzált kromatin (néha heterokromatin) területei láthatók az interfázisú magban. Kimutatták, hogy a kromoszómaanyag dekondenzációjának mértéke az interfázisban tükrözheti ennek a szerkezetnek a funkcionális terhelését. Minél diffúzabb az interfázisú mag kromatinja, annál magasabbak a szintetikus folyamatok benne. A sejtekben az RNS-szintézis csökkenését általában a kondenzált kromatin zónáinak növekedése kíséri.

A kromatin a maximumra kondenzálódik a mitotikus sejtosztódás során, amikor sűrű testek - kromoszómák - formájában található. Ebben az időszakban a kromoszómák nem hordoznak semmilyen szintetikus terhelést, és nem épülnek be az RNS-prekurzorok.

Rizs. 6.

A nukleoszóma részecskék két teljes DNS-fordulatból állnak (83 nukleotid pár körönként), amelyek egy mag köré csavaródnak, amely egy hisztonoktamer, és linker DNS-sel kapcsolódnak egymáshoz. A nukleoszómális részecskét a kromatinból izolálják a DNS linker régióinak mikrokokális nukleázzal történő korlátozott hidrolízisével. Minden nukleoszóma részecskében van egy fragmentum kettős spirál A DNS, amely 146 bázispár hosszú, egy hisztonmag köré tekercselt. Ez a fehérjemag két-két molekulát tartalmaz a H2A, H2B, H3 és H4 hisztonokból. A hiszton polipeptid láncok 102-135 aminosavból állnak, és a teljes oktamer tömege körülbelül 100 000 Da. A kromatin dekondenzált formájában minden egyes „gyöngy” a linker DNS fonalszerű szakaszával kapcsolódik egy szomszédos részecskéhez (Alberts szerint).

Rizs. 7.

Rizs. 8.

Három kromatinszál látható, amelyek közül az egyiken két RNS-polimeráz molekula ír át DNS-t. A legtöbb A magasabb rendű eukarióták sejtmagjában lévő kromatin nem tartalmaz aktív géneket, ezért mentes az RNS-transzkriptumoktól. Meg kell jegyezni, hogy a nukleoszómák mind az átírt, mind a nem átírt régiókban jelen vannak, és közvetlenül az RNS-polimeráz molekulák mozgatása előtt és után közvetlenül kapcsolódnak a DNS-hez. (Alberts szerint) .

Rizs. 9.

A. Felülnézet. B. Oldalnézet.

Az ilyen típusú csomagolásnál nukleoszómánként egy H1 hiszton molekula van (nincs specifikálva). Bár a H1 hiszton nukleoszómához való kapcsolódási helyét meghatározták, a H1 molekulák elhelyezkedése ezen a fibrillán nem ismert (Alberts szerint).

Kromatin fehérjék

A hisztonok erősen bázikus fehérjék. Lúgosságuk esszenciális aminosavakban (főleg lizinben és argininben) való dúsulásukkal függ össze. Ezek a fehérjék nem tartalmaznak triptofánt. A teljes hiszton készítmény 5 frakcióra osztható:

H 1 (az angol hisztonból) - lizinben gazdag hiszton, mondják. Súly 2100;

H 2a - közepesen lizinben gazdag hiszton, tömege 13 700;

H 2b - közepesen lizinben gazdag hiszton, tömege 14 500;

H 4 - argininben gazdag hiszton, tömege 11 300;

H 3 - argininben gazdag hiszton, tömege 15 300.

A kromatinkészítményekben ezek a hisztonfrakciók kb egyenlő mennyiségben, kivéve a H1-et, amely körülbelül 2-szer kisebb, mint bármely más frakció.

A hisztonmolekulákat a bázikus aminosavak egyenetlen eloszlása ​​jellemzi a láncban: a fehérjeláncok végén pozitív töltésű aminocsoportokkal dúsított aminocsoportok figyelhetők meg. Ezek a hisztonrégiók a DNS-en lévő foszfátcsoportokhoz kötődnek, míg a molekulák viszonylag kevésbé töltött központi régiói biztosítják egymás közötti kölcsönhatásukat. Így a hisztonok és a DNS közötti kölcsönhatás, amely dezoxiribonukleoprotein komplex kialakulásához vezet, ionos jellegű.

A hisztonok a citoplazmában lévő poliszómákon szintetizálódnak, ez a szintézis valamivel korábban kezdődik, mint a DNS-reduplikáció. A szintetizált hisztonok a citoplazmából a sejtmagba vándorolnak, ahol a DNS szakaszaihoz kötődnek.

A hisztonok funkcionális szerepe nem teljesen világos. Egy időben azt hitték, hogy a hisztonok a DNS kromatin aktivitásának specifikus szabályozói, de a hisztonok tömegének szerkezetének hasonlósága ennek csekély valószínűségét jelzi. Nyilvánvalóbb a hisztonok szerkezeti szerepe, amely nemcsak a kromoszómális DNS specifikus feltekeredését biztosítja, hanem a transzkripció szabályozásában is szerepet játszik.

Rizs. 10.

A nukleoszóma részecskék két teljes DNS-fordulatból állnak (83 nukleotid pár körönként), amelyek egy mag köré csavaródnak, amely egy hisztonoktamer, és linker DNS-sel kapcsolódnak egymáshoz. A nukleoszómális részecskét a kromatinból izolálják a DNS linker régióinak mikrokokális nukleázzal történő korlátozott hidrolízisével. Mindegyik nukleoszomális részecskében egy 146 bázispár hosszúságú DNS kettős hélix fragmentum csavarodik a hiszton mag köré. Ez a fehérjemag két-két molekulát tartalmaz a H2A, H2B, H3 és H4 hisztonokból. A hiszton polipeptid láncok 102-135 aminosavból állnak, és az oktamer teljes tömege körülbelül 100 000 Da. A kromatin dekondenzált formájában minden egyes „gyöngy” a linker DNS fonalszerű szakaszával kapcsolódik egy szomszédos részecskéhez.

A nem hiszton fehérjék a kromatin legrosszabbul jellemzett frakciói. A kromatinhoz közvetlenül kapcsolódó enzimeken (a DNS javításáért, replikációjáért, transzkripciójáért és módosításáért felelős enzimek, hisztonok és más fehérjék módosításáért felelős enzimek) kívül ez a frakció sok más fehérjét is tartalmaz. Nagyon valószínű, hogy a nem hiszton fehérjék némelyike ​​specifikus fehérje – szabályozók, amelyek felismernek bizonyos nukleotidszekvenciákat a DNS-ben.

A kromatin RNS a DNS-tartalom 0,2-0,5%-át teszi ki. Ez az RNS az összes ismert sejtes RNS típust képviseli, amely szintézis vagy érés folyamatában van a kromatin DNS-sel kapcsolatban.

A kromatinban a DNS tömegének 1%-áig terjedő lipidek találhatók a kromoszómák szerkezetében és működésében betöltött szerepükben.

Kémiailag a kromatinkészítmények dezoxiribonukleoproteinek komplex komplexei, amelyek DNS-t és speciális kromoszómális fehérjéket - hisztonokat - tartalmaznak. A kromatinban is találtak RNS-t. Kvantitatív értelemben a DNS, a fehérje és az RNS aránya 1:1,3:0,2. Még mindig nincsenek kellően egyértelmű adatok az RNS jelentőségéről a kromatin összetételében. Lehetséges, hogy ez az RNS a szintetizálandó RNS gyógyszerrel kapcsolatos funkcióját képviseli, és ezért részben kapcsolódik a DNS-hez, vagy különleges fajta A kromatin szerkezetére jellemző RNS.

DNS kromatin

Egy kromatin készítményben a DNS általában 30-40%-ot tesz ki. Ez a DNS egy kétszálú helikális molekula. A kromatin DNS-nek van molekuláris tömeg 7-9*10 6 . A preparátumokból származó DNS ilyen viszonylag kis tömege a DNS mechanikai károsodásával magyarázható a kromatin izolálás folyamata során.

A sejtek magszerkezetében, az élőlények genomjában található DNS teljes mennyisége fajonként változik. Az eukarióta szervezetekben a sejtenkénti DNS mennyiségének összehasonlításakor nehéz bármilyen összefüggést megállapítani a szervezet összetettsége és a sejtmagonkénti DNS mennyisége között. Körülbelül azonos mennyiségű DNS-ük van különféle organizmusok, mint a len, a tengeri sün, a sügér (1,4-1,9 pg) vagy a szenes és a bikahal (6,4 és 7 pg).

Egyes kétéltűek sejtmagjában 10-30-szor több DNS található, mint az emberi sejtmagban, bár az emberek genetikai felépítése összehasonlíthatatlanul összetettebb, mint a békáké. Feltételezhető tehát, hogy az alacsonyabb rendű szervezetekben lévő DNS-többlet vagy nincs összefüggésben a kiteljesedéssel genetikai szerepe, vagy a gének száma többször megismétlődik.

A szatellit DNS vagy a gyakran ismétlődő szekvenciákkal rendelkező DNS-frakció részt vehet a kromoszómák homológ régióinak felismerésében a meiózis során. Más feltételezések szerint ezek a régiók elválasztóként (távtartóként) töltik be a kromoszómális DNS különböző funkcionális egységei között.

Mint kiderült, a mérsékelten ismétlődő (10 2-10 5-szörös) szekvenciák töredéke a DNS-régiók egy tarka osztályába tartozik, amelyek fontos szerepet játszanak az anyagcsere folyamatokban. Ez a frakció riboszomális DNS-géneket tartalmaz, ismétlődő szakaszokat az összes tRNS szintéziséhez. Sőt, bizonyos fehérjék szintéziséért felelős strukturális gének is sokszor megismételhetők, sok kópia által képviselve (a kromatin fehérjék gének - hisztonok).

Nucleolus

A nucleolus (nucleolus) egy sűrű test a legtöbb eukarióta sejt magjában. Ribonukleoproteinekből áll - a riboszómák prekurzoraiból. Általában egy sejtmag van, ritkán több. A nucleolusban megkülönböztetünk egy intranukleoláris kromatin zónát, egy fibrillumot és egy granulátum zónát. A mag nem állandó szerkezet az eukarióta sejtekben. Az aktív mitózis során a sejtmagok szétesnek, majd újra szintetizálódnak. A nukleolusok fő funkciója az RNS és a riboszomális alegységek szintézise.

A nucleolusban megkülönböztetünk egy intranukleoláris kromatin zónát, egy fibrillumot és egy granulátum zónát. A sejtmag nem a sejt önálló organellumja, nincs membránja, és a kromoszóma azon régiója körül képződik, amelyben az rRNS képződik; Az rRNS felhalmozódása mellett a sejtmagban riboszómák képződnek, amelyek aztán a citoplazmába költöznek. Hogy. A nucleolus rRNS és riboszómák gyűjteménye különböző szakaszaiban képződés.

A nucleolus fő funkciója a riboszómák szintézise (ebben a folyamatban az RNS polimeráz I vesz részt)

AZ ATOM Atommag SZERKEZETE

Alfa részecskék. 1896-ban francia fizikus Becquerel felfedezte a radioaktivitás jelenségét. Ezt követően gyors fejlődés indult meg az atom szerkezetének vizsgálatában. Ezt elsősorban az segítette elő, hogy a fizikusok kezében volt egy nagyon hatékony eszköz az atomszerkezet tanulmányozására - α -részecske. Használva α -természetes radioaktív anyagok által kibocsátott részecskék, megtörténtek a legfontosabb felfedezések: megállapították az atom magszerkezetét, létrejöttek az első nukleáris reakciók, felfedezték a mesterséges radioaktivitás jelenségét és végül megtalálták a neutront, amely fontos szerepe van mind az atommag szerkezetének magyarázatában, mind a hasadási folyamat nehéz magjainak felfedezésében.

Az alfa-részecskék nagy sebességgel mozgó héliummagok. Sebesség mérések α- természetes sugárzók részecskéi eltéréssel az elektromos és mágneses mezők(1,5-2).10 7 m/s sebességértéket adott, ami 4,5-8 MeV (1 MeV = 1,6,10 -13 J) kinetikus energiának felel meg. Az ilyen részecskék egyenes vonalban mozognak az anyagban, gyorsan energiát veszítenek az atomok ionizálásához, majd leállás után semleges hélium atomokká alakulnak.

Alfa részecskeszórás. Rutherford kísérletei. Az alfa-részecskék kollimált nyalábjának vékony fémfólián való áthaladását tanulmányozva Rutherford angol fizikus felhívta a figyelmet a részecskenyaláb képének elmosódására a rögzítőn - egy fényképező lemezen. Rutherford ezt az elmosódást az alfa-részecskék szétszóródásának tulajdonította. Az alfa-részecskék szóródásának részletes vizsgálata kimutatta, hogy ritka esetekben nagy szögben szóródnak szét, esetenként meghaladják a 90 0-t, ami a gyorsan mozgó részecskék ellentétes irányú visszautasításának felel meg. A szóródás ilyen esetei nem magyarázhatók a Thompson-modell keretein belül.

Egy ütközés során egy nehéz alfa-részecske csak akkor dobható vissza, ha nagyobb tömegű, az alfa-részecske tömegét meghaladó részecskével lép kölcsönhatásba. Az elektronok nem lehetnek ilyen részecskék. Ezenkívül a visszaszórás az alfa-részecske erős lassulását jelenti, pl. a kölcsönhatási energiának az alfa részecske mozgási energiájának nagyságrendjében kell lennie. Az alfa-részecske elektrosztatikus kölcsönhatásának energiája egy Thompson-atommal, amelynek pozitív töltése egy 10-8 cm sugarú atom térfogatában vagy felületén oszlik el, és elemi töltési egységekben körülbelül a felével egyenlő. atomtömeg, sokkal kevesebb, mint ez az érték. A kísérlet eredménye akkor magyarázható, ha az alfa részecske és a pozitív elektromos töltés középpontja közötti távolság 10 000-szer kisebb, mint az atom sugara, és a pozitívé a töltésnek még kisebbnek kell lennie. A szórási középpont kis térfogatának feltételezése összhangban van a nagy szögekben előforduló szórási esetek nagyon kis számával.

Az alfa-részecskék szóródásával kapcsolatos megfigyelései eredményeinek magyarázatára Rutherford javasolta az atom magmodellje. E modell szerint az atom középpontjában egy nagyon kis térfogatú, az atom szinte teljes tömegét magában foglaló és pozitív elektromos töltést hordozó mag található. Az atom fő térfogatát mozgó elektronok foglalják el, amelyek száma megegyezik az atommag elemi pozitív töltéseinek számával, mert az atom egésze semleges.

Alfa részecskeszórás elmélet. A feltételezés alátámasztására kb nukleáris szerkezet atomot és bebizonyítani, hogy az alfa-részecskék szóródása az atommaggal való Coulomb-kölcsönhatás eredményeként következik be, Rutherford kidolgozta az alfa-részecskék pontszerű elektromos töltések általi szórásának elméletét. nagy tömegés megkapta a szórási szög közötti összefüggést θ és a szögben szórt részecskék száma θ . Ha egy alfa-részecske abban az irányban mozog ponttöltés Ze, Ahol Z- szám elemi töltések, és ezzel egyidejűleg a kezdeti pályája távolról elválik a szórási középponton átmenő tengelytől A(1.1. ábra), akkor a Coulomb-törvény alapján a klasszikus mechanika módszereivel kiszámítható a szög θ , amelyhez hasonló elektromos töltések elektrosztatikus taszítása miatt az alfa részecske eltér:

Ahol MÉs v – az alfa részecske tömege és sebessége; 2 e– töltése; ε 0 – elektromos állandó egyenlő 8,85,10 -12 F/m.

1.1. ábra. Alfa részecske szórás elektromos mező atommag:

a) – szórási séma a részecskepálya síkjában; b) – gyűrű, amelyből a szórás szögben történik θ ; c) – szórási séma kúpos térszögbe szögben θ a tengelyhez.

Részecskefrakció dn/n 0, amelynek hatásparamétere van A, a teljes számból n 0 a célpontra esés egyenlő az elemi terület töredékével 2πada teljes területen F keresztmetszet alfa-részecskék nyalábja (1.1. ábra, b). Ha a téren F nem egy van, de N F szórásközéppontok, akkor a megfelelő hányad kal növekszik N F alkalommal és eggyel osztva A, lesz:

, (1.2)

Ahol N 1– a szóródási központok száma a célterület egységnyi területén.

Tekintve, hogy dΩ=2π sinθ dθ, megkaphatjuk az egységnyi kúpos térszögre szögben szórt részecskék hányadát θ a tengelyre, például:

(1.3)

Kísérleti ellenőrzés teljesen megerősítette az alfa-részecskék anyag általi szórásának utolsó függőségét. A törvény szigorú végrehajtása 1/sin 4 azt jelzi, hogy csak elektromos erők felelősek a szórásért, és mindkét test elektromos töltéseinek geometriai méretei legalább kisebbek, mint a szóródás során bekövetkező legrövidebb távolság r min. Távolság r min minél kisebb, annál nagyobb a szórási szög θ . Nál nél θ =π () ez a legkisebb, és a feltétel határozza meg , amely megfelel annak az esetnek, amikor egy alfa-részecske teljes kinetikus energiáját hasonló töltések taszításának potenciális energiájává alakítjuk.

A kísérleti eredmények feldolgozásának eredményei alapján, az akkori nukleáris töltet különböző becslései alapján Z, Rutherford a mag sugarát 10-12 cm nagyságrendűre becsülte.

Rutherford-Bohr atom. Az atommag felfedezésével felmerült az igény az atom stabilitásának magyarázatára. A klasszikus elektrodinamika szempontjából Rutherford atom nem létezhet sokáig. Mivel a töltésekkel ellentétben az elektronok csak akkor lehetnek bizonyos távolságra az atommagtól, ha az atommag körül mozognak. A zárt pálya mentén történő mozgás azonban gyorsulással járó mozgás, a gyorsulással mozgó elektromos töltés pedig energiát sugároz a környező térbe. Elhanyagolhatóan rövid időn belül bármely atomnak ki kell sugároznia az elektronok mozgásának energiáját, és magméretre kell csökkennie.

Az atom első álló modelljét Niels Bohr dán fizikus javasolta 1913-ban. Bohr összefüggésbe hozta az atomok stabilitását kvantumtermészet sugárzás. Az energiakvantum-hipotézis, amelyet Planck német fizikus terjesztett elő 1900-ban egy teljesen fekete test sugárzási spektrumának magyarázatára, azt állította, hogy a mikroszkopikus rendszerek csak bizonyos részekben képesek energiát kibocsátani – olyan kvantumokat, amelyek frekvenciája. v, arányos a kvantumenergiával E:

Ahol h– univerzális Planck állandó, egyenlő 6.62.10 -24 J.s.

Bohr azt javasolta, hogy az atommag Coulomb-terében lévő atomi elektron energiája nem változik folyamatosan, hanem számos stabil diszkrét értéket vesz fel, amelyek az álló elektronpályáknak felelnek meg. Amikor ilyen pályán mozog, az elektron nem sugároz energiát. Egy atom sugárzása csak akkor következik be, ha egy elektron elmozdul egy magasabb pályáról magas érték energiát egy másik álló pályára. Ezt a sugárzást egyetlen frekvenciaérték jellemzi, amely arányos a pályák közötti energiakülönbséggel:

hv=E kezdet - E vége

A pálya állóképességének feltétele, hogy az elektron mechanikai impulzusimpulzusa egyenlő legyen egy egész számú többszörössel h/2π:

mvr n = n ,

Ahol mv– elektron impulzus modulusa;

r n– sugár n-edik állópálya;

n– tetszőleges egész szám.

A Bohr által bevezetett kvantálási feltétel körpályák lehetővé tette a hidrogénatom spektrumának kiszámítását és a hidrogénatom spektroszkópiai Rydberg-állandójának kiszámítását. Az egyelektronos atom szintrendszere és a stacionárius pályák sugarai az utolsó összefüggésből és a Coulomb-törvényből határozhatók meg:

; (1.4)

Számítás ezekkel a képletekkel n=1És Z=1 megadja egy elektron legkisebb stacionárius pályájának sugarát egy hidrogénatomban vagy az első Bohr sugarat:

. (1.6)

Az elektron mozgása a pályán zárt elektromos áramként ábrázolható, és az általa létrehozott mágneses momentum kiszámítható. A hidrogén első pályáját Bohr-magnetonnak nevezik, és egyenlő:

(1.7)

Mágneses pillanat fordítottan arányos a részecske tömegével, de egy adott típusú részecskék, például az elektronok esetében egység jelentéssel bír. Jellemző, hogy éppen ez az egység egyenlő az elektron saját spinéhez kapcsolódó momentumával.

A stabil pályán elektronokat tartalmazó atom magmodelljét Rutherford-Bohr bolygómodellnek nevezik. Egynél több elektront tartalmazó atomokra alkalmazva nem ad helyes kvantitatív eredményeket, de nagyon kényelmes az atomi jelenségek kvalitatív értelmezésére. A kvantummechanika pontos elméletet ad az atomról.

A mikrovilág diszkrét természete. Az anyag atomi szerkezetének felfedezése az első lépésnek bizonyult a mikrokozmosz diszkrét természetének felfedezése felé. Nemcsak a mikrotestek tömege és elektromos töltése diszkrét, hanem a mikrorendszerek állapotát leíró dinamikus mennyiségek is, mint az energia, a szögimpulzus, szintén diszkrétek, és számértékeik hirtelen változása jellemzi őket.

A sejtmag a központi szervszervek, az egyik legfontosabb. Jelenléte a sejtben jel magas szervezettség test. A kialakult sejtmagot eukarióta sejtnek nevezzük. A prokarióták olyan szervezetek, amelyek olyan sejtből állnak, amelynek nincs kialakult magja. Ha minden összetevőjét részletesen megvizsgáljuk, megérthetjük, hogy a sejtmag milyen funkciót lát el.

Magszerkezet

1. Sejtmag.
2. Kromatin.
3. Nucleoli.
4. Nukleáris mátrix és maglé.

A sejtmag szerkezete és funkciója a sejt típusától és rendeltetésétől függ.

Sejtmag

A nukleáris burának két membránja van - külső és belső. Ezeket a perinukleáris tér választja el egymástól. A héjon pórusok vannak. A magpórusokra azért van szükség, hogy a különböző nagy részecskék és molekulák a citoplazmából a sejtmagba és vissza tudjanak mozogni.

A nukleáris pórusok a belső és a külső membrán összeolvadásával jönnek létre. A pórusok kerek nyílások komplexekkel, amelyek a következőket tartalmazzák:

1. Vékony membrán, amely lezárja a lyukat. Hengeres csatornák hatolják át.
2. Fehérje granulátum. A membrán mindkét oldalán helyezkednek el.
3. Központi fehérje granulátum. A perifériás granulátumokhoz rostok kötik össze.

A magmembrán pórusainak száma attól függ, hogy a sejtben milyen intenzíven mennek végbe a szintetikus folyamatok.

A nukleáris burok külső és belső membránokból áll. A külső átjut a durva ER-be (endoplazmatikus retikulum).

Kromatin

A kromatin a sejtmagban található legfontosabb anyag. Feladata a genetikai információ tárolása. Ezt az euchromatin és a heterokromatin képviseli. Az összes kromatin kromoszómák gyűjteménye.

Az euchromatin a kromoszómák olyan részei, amelyek aktívan részt vesznek a transzkripcióban. Az ilyen kromoszómák diffúz állapotban vannak.

Az inaktív szakaszok és a teljes kromoszómák kondenzált csomók. Ez a heterokromatin. Amikor a sejt állapota megváltozik, a heterokromatin átalakulhat euchromatinná, és fordítva. Minél több a heterokromatin a sejtmagban, annál alacsonyabb a ribonukleinsav (RNS) szintézis sebessége, és annál alacsonyabb a mag funkcionális aktivitása.

Kromoszómák

A kromoszómák olyan speciális struktúrák, amelyek csak az osztódás során jelennek meg a sejtmagban. A kromoszóma két karból és egy centromerből áll. Formájuk szerint a következőkre oszthatók:

• Rúd alakú. Az ilyen kromoszómák egyik karja nagy, a másik kicsi.
• Egyenlő karú. Viszonylag egyforma válluk van.
• Vegyes vállak. A kromoszóma karjai vizuálisan különböznek egymástól.
• Másodlagos szűkületekkel. Egy ilyen kromoszóma nem-centromer szűkülettel rendelkezik, amely elválasztja a műhold elemet a fő résztől.

Minden fajban a kromoszómák száma mindig azonos, de érdemes megjegyezni, hogy a szervezet szerveződési szintje nem függ a számuktól. Tehát egy embernek 46 kromoszómája van, a csirkének 78, a sünnek 96, a nyírfának pedig 84. Legnagyobb szám Az Ophioglossum reticulatum páfránynak kromoszómái vannak. Sejtenként 1260 kromoszómája van. A Myrmecia pilosula fajhoz tartozó hím hangya rendelkezik a legkevesebb kromoszómával. Csak 1 kromoszómája van.

A tudósok a kromoszómák tanulmányozása révén értették meg a sejtmag funkcióit.

A kromoszómák géneket tartalmaznak.

Gén

A gének dezoxiribonukleinsav (DNS) molekulák szakaszai, amelyek fehérjemolekulák specifikus összetételét kódolják. Ennek eredményeként a test egyik vagy másik tünetet mutat. A gén öröklődik. Így a sejtmag azt a funkciót látja el, hogy genetikai anyagot továbbítson a következő sejtek generációinak.

Nucleoli

A sejtmag a sejtmagba belépő legsűrűbb rész. Az általa végrehajtott funkciók nagyon fontosak az egész sejt számára. Általában kerek alakú. A sejtmagvak száma a különböző sejtekben eltérő – lehet kettő, három vagy egyáltalán nem. Így a zúzott tojás sejtjeiben nincs sejtmag.

A mag felépítése:

1. Granulált komponens. Ezek olyan szemcsék, amelyek a nucleolus perifériáján helyezkednek el. Méretük 15 nm és 20 nm között változik. Egyes sejtekben a HA egyenletesen oszlik el a sejtmagban.
2. Fibrilláris komponens (FC). Ezek vékony fibrillák, amelyek mérete 3 nm és 5 nm között van. Fk a mag diffúz része.

A fibrilláris központok (FC-k) a rostok olyan területei, amelyek rendelkeznek kis sűrűségű, amelyeket viszont nagy sűrűségű fibrillák vesznek körül. A PC-k kémiai összetétele és szerkezete majdnem megegyezik a mitotikus kromoszómák nukleoláris szervezőivel. Legfeljebb 10 nm vastag rostokból állnak, amelyek RNS-polimeráz I-et tartalmaznak. Ezt támasztja alá az a tény, hogy a fibrillák ezüstsókkal festettek.

A nukleolusok szerkezeti típusai

1. Nukleolonemális vagy retikuláris típus. Azzal jellemezve nagy mennyiség szemcsék és sűrű fibrilláris anyag. Ez a típusú nukleoláris szerkezet a legtöbb sejtre jellemző. Állati sejtekben és növényi sejtekben egyaránt megfigyelhető.
2. Kompakt típus. Alacsony súlyosságú nukleonóma és nagyszámú fibrilláris centrum jellemzi. Növényi és állati sejtekben található, amelyekben aktívan megtörténik a fehérje- és RNS-szintézis folyamata. Az ilyen típusú magvak az aktívan szaporodó sejtekre jellemzőek (szövettenyészet sejtek, növényi merisztéma sejtek stb.).
3. Gyűrű típus. Fénymikroszkópban ez a típus fényközpontú gyűrűként látható - fibrilláris központ. Az ilyen magvak mérete átlagosan 1 mikron. Ez a típus csak az állati sejtekre jellemző (endotheliociták, limfociták stb.). Az ilyen típusú magvakkal rendelkező sejtekben meglehetősen alacsony szintátiratok.
4. Maradék típus. Az ilyen típusú magvak sejtjeiben az RNS szintézis nem megy végbe. Nál nél bizonyos feltételek ez a típus retikulárissá vagy kompaktsá válhat, azaz aktiválódhat. Az ilyen magvak jellemzőek a bőrhám tövisrétegének sejtjeire, a normoblasztokra stb.
5. Szegregált típus. Az ilyen típusú nukleolusszal rendelkező sejtekben az rRNS (riboszomális ribonukleinsav) szintézise nem megy végbe. Ez akkor fordul elő, ha a sejtet bármilyen antibiotikummal, ill kémiai. A „szegregáció” szó ebben az esetben „elválasztást” vagy „elválasztást” jelent, mivel a nukleolusok minden komponense elválik, ami a redukcióhoz vezet.

A magvak száraz tömegének csaknem 60%-a fehérje. Számuk igen nagy, több százat is elérhet.

Fő funkció nucleolus - ez az rRNS szintézise. A riboszóma embriók bejutnak a karioplazmába, majd a sejtmag pórusain keresztül a citoplazmába és az ER-be szivárognak.

Nukleáris mátrix és nukleáris nedv

A magmátrix szinte a teljes sejtmagot elfoglalja. Funkciói specifikusak. Mindent egyenletesen felold és eloszt nukleinsavak interfázis állapotában.

A magmátrix vagy karioplazma olyan oldat, amely szénhidrátokat, sókat, fehérjéket és más szervetlen és szerves anyagokat tartalmaz. Nukleinsavakat tartalmaz: DNS, tRNS, rRNS, mRNS.

A sejtosztódás során a magmembrán feloldódik, kromoszómák képződnek, a karioplazma keveredik a citoplazmával.

A sejtmag fő funkciói a sejtben

1. Tájékoztató funkció. A sejtmagban található minden információ a szervezet öröklődéséről.
2. Öröklődési funkció. A kromoszómákon elhelyezkedő géneknek köszönhetően a szervezet nemzedékről nemzedékre továbbadhatja jellemzőit.
3. Egyesítés funkció. A sejtmagban minden sejtszervecske egyetlen egésszé egyesül.
4. Szabályozási funkció. Minden biokémiai reakció a sejtben, élettani folyamatok az atommag szabályozza és koordinálja.

Az egyik legfontosabb organellum a sejtmag. Funkciói fontosak az egész szervezet normális működéséhez.

A mag, szerkezete és biológiai szerepe.

A mag abból áll 1) a magkészülék felülete(tartalmaz: 2 membránt, perinukleáris tereket, póruskomplexeket, laminát.) 2) karioplazma(nukleoplazma) 3) kromatin(euchromatint és heterokromatint tartalmaz) 4) nucleolus(szemcsés és fibrilláris komponensek.)

A sejtmag egy sejtszerkezet, amely információtároló és -továbbító funkciót lát el, emellett szabályozza a sejt összes életfolyamatát. A sejtmag genetikai (örökletes) információt hordoz DNS formájában. A magok általában gömb alakúak vagy tojásdad alakúak. Az atommagot nukleáris burok veszi körül. A nukleáris burkot nukleáris pórusok hatják át. Rajtuk keresztül a sejtmag anyagokat cserél a citoplazmával (a sejt belső környezetével). A külső membrán átjut az endoplazmatikus retikulumba, és riboszómákkal megtűzdelhető. A sejtmag és a sejt méretének aránya attól függ funkcionális tevékenység sejteket. A legtöbb sejt mononukleáris. A kardiomiociták lehetnek kétmagvúak. A csillók mindig kétmagvúak. Jellemző rájuk a nukleáris dualizmus (azaz az atommagok szerkezetükben és funkciójukban különböznek). A kis mag (generatív) diploid. Csak a szexuális folyamatot biztosítja a csillós állatokban. A nagy (vegetatív) mag poliploid. Ez szabályozza az összes többi életfolyamatot. Egyes protozoonok és vázizomsejtek sejtjei többmagvúak.

FIZETÉS. vagy kariotéka ) mikroszkopikus vastagságú, ezért fénymikroszkóp alatt látható. A sejtmag felületi apparátusa a következőket tartalmazza:

a) magmembrán vagy karyolemma;. b) gőzkomplexek; c) perifériás lamina densa (LPD), vagy lamina .

(1) Nukleáris burok (kariolemma). 2 membránból áll - külső és belső, amelyeket a perinukleáris tér választ el. Mindkét membránnak ugyanaz a folyadék-mozaik szerkezete, mint a plazmamembránnak, és különböznek a fehérjék halmazában. Ezen fehérjék közé tartoznak az enzimek, transzporterek és receptorok. A külső magmembrán a GR membránok folytatása, és riboszómákkal van kirakva, amelyeken fehérjeszintézis megy végbe. A citoplazmatikus oldalon a külső membránt intermedier hálózat veszi körül (vi-mentin) fipaments. A külső és a belső membrán között van egy perinukleáris tér - egy 15-40 nm széles üreg, amelynek tartalma kommunikál az EPS csatornák üregeivel. A perinukleáris tér összetétele közel áll a hialoplazmához, és riboszómák által szintetizált fehérjéket tartalmazhat. itthon karyolemma funkció - a hyaloplasma izolálása a karioplazmától. A nukleáris membránok speciális fehérjéi, amelyek a nukleáris pórusok területén helyezkednek el, szállítási funkciót látnak el. A nukleáris burkot magpórusok hatolják át, amelyeken keresztül a karioplazma és a hialoplazma kommunikál egymással. Az ilyen kommunikáció szabályozására a pórusok tartalmaznak (2) póruskomplexek. A nukleáris burok felületének 3-35%-át foglalják el. A póruskomplexekkel rendelkező magpórusok száma változó érték, és a sejtmag aktivitásától függ. A nukleáris pórusok régiójában a külső és a belső magmembrán egyesül. A magpórushoz kapcsolódó szerkezetek halmazát ún nukleáris pórus komplex. Egy tipikus póruskomplex egy összetett fehérjeszerkezet - több mint 1000 fehérjemolekulát tartalmaz. A pórus közepén található központi fehérjegömb(granulátum), amelyből vékony fibrillumok sugárirányban a perifériás fehérjegömbökig terjednek, pórusmembránt képezve. A nukleáris pórus perifériáján két párhuzamos, 80-120 nm átmérőjű gyűrűs szerkezet található (a kariolemma mindkét felületén egy-egy), amelyek mindegyike kialakul. 8 fehérje granulátum(gömböcskék).

A tollkomplex fehérjegömbjei a következőkre oszlanak központi És kerületi . Használva perifériás gömböcskék A makromolekulák a sejtmagból a hialoplazmába kerülnek. (a membránban egy speciális integrált fehérje rögzíti. Ezekből a szemcsékből a központ felé konvergálnak fehérje rostok, partíció kialakítása - pórusmembrán)

Ez magában foglalja a perifériás gömbök speciális fehérjéit - nukleoporinok. A perifériás gömböcskék speciális fehérjét tartalmaznak - a t-RNS-molekulák hordozóját

Központi gömböcske az mRNS szállítására specializálódott a sejtmagból a hyalopdasmusba. Olyan enzimeket tartalmaz, amelyek részt vesznek az mRNS kémiai módosításában - annak feldolgozás.

A póruskomplexek granulátumai szerkezetileg kapcsolódnak a sejtmag lamina fehérjéihez, amelyek részt vesznek azok szerveződésében

A nukleáris pórus komplex funkciói:

1. A szelektív szállítás szabályozásának biztosítása a citoplazma és a sejtmag között.

2. Aktív átvitel V fehérje mag

3. A riboszóma alegységek átvitele a citoplazmába

(3) PPP vagy lamina

80-300 nm vastag réteg. belülről a belső magmembránhoz csatlakozik. A belső magmembrán sima és integrált fehérjék a laminához (perifériás sűrű lemez) kapcsolódik. A lamina speciális, egymásba fonódó laminált fehérjékből áll, amelyek a perifériás karioszkeletont alkotják. A laminált fehérjék a köztes filamentumok (vázfibrillumok) osztályába tartoznak. Emlősökben ezeknek a fehérjéknek 4 típusa ismert: lomimas A, B, B 2 és C. Ezek a fehérjék a citoplazmából kerülnek a sejtmagba. A különböző típusú rétegek kölcsönhatásba lépnek, és fehérjehálózatot alkotnak a magburok belső membránja alatt. A „B” laminák segítségével a PPP a fehérje magmembrán speciális integráljához kapcsolódik. A póruskomplex „gyűrűjében” lévő perifériás holobulusok fehérjéi szintén kölcsönhatásba lépnek a PPP-vel. A kromoszómák telomer szakaszai az „A” laminátumhoz kapcsolódnak.

A lamina funkciói: 1) fenntartani a mag alakját. (még ha a membrán megsemmisül is, a mag a lamina miatt megtartja alakját és a póruskomplexek a helyükön maradnak.

2) a karioszkeleton alkotóelemeként szolgál

3) részt vesz a sejtosztódás során a magmembrán összeállításában (kariolema kialakulása).

4) az interfázisú magban a kromatin a laminához kötődik. Így a lamina biztosítja a kromatin magban történő rögzítésének funkcióját (biztosítja a kromatin rendezett lerakódását, részt vesz a térszervezés kromatin az interfázisos magban). Az A-lamin kölcsönhatásba lép a kromoszómák telomer régióival.

5) struktúrák biztosítása póruskomplexek szerveződésével.

fehérjék importja és exportja.

A magig a nukleáris pórusokon keresztül bejutnak: a citoplazmatikus riboszómák által szintetizált enzimfehérjék, amelyek részt vesznek a replikáció és a javítás folyamataiban (a DNS károsodásának helyreállítása); a transzkripciós folyamatban részt vevő enzimfehérjék; a transzkripciós folyamatot szabályozó represszor fehérjék; hisztonfehérjék (amelyek DNS-molekulához kapcsolódnak és kromatint képeznek); a riboszomális alegységeket alkotó fehérjék: a karioszkeletont alkotó magmátrix fehérjék; nukleotidok; ásványi sók ionjai, különösen Ca- és Mg-ionok.

A magból mRNS-ek szabadulnak fel a citoplazmába. tRNS és riboszomális alegységek, amelyek ribonukleoprotein részecskék (fehérjékhez kapcsolódó rRNS).

5. A kromatin kémiai összetétele és szerkezeti felépítése. tömörítési szintek. Az emberi kromoszómák, szerkezetük és osztályozásuk.

A sejtmagban az apró szemcséket és anyagcsomókat bázikus színezékekkel megfestik.

A kromatin egy dezoxiribonukleoprotein (DNP), és mi-hiszton fehérjékhez vagy nem hiszton fehérjékhez kapcsolódó DNS-ből áll. A hisztonokat és a DNS-t nukleoszómáknak nevezett struktúrákba egyesítik. A kromatin kromoszómáknak felel meg, amelyeket az interfázisú magban hosszú csavart szálak képviselnek, és egyedi struktúrákként megkülönböztethetetlenek. Az egyes kromoszómák spiralizációjának súlyossága nem azonos hosszuk mentén. A genetikai információ megvalósítását a kromoszómák despiralizált szakaszai végzik.

kromatin osztályozás:

1) euchromatin(aktív despiralizált. Inf leolvasás (transzkripció) történik rajta. A sejtmagban a mag középpontjához közelebbi világosabb területekként tárul fel) Feltételezik, hogy az interfázisban genetikailag aktív DNS koncentrálódik benne. Az euchromatin a kromoszóma szegmenseinek felel meg, amelyek despiralizálódottÉs átírásra nyitva.

2) heterokromatin(nem működő spirálozott, sűrített, tömörebb A magban a perifériáján csomók formájában tárul fel.) osztva:alkotó (mindig inaktív, soha nem válik euchromatinná) és Választható (bizonyos körülmények között vagy az immunciklus bizonyos szakaszaiban euchromatinná alakulhat). közelebb helyezkedik el a maghéjhoz, kompaktabb. A heterokromatin képesség felhalmozódására példa a Barr-test – egy inaktivált X-kromoszóma nőstény emlősökben, amely szorosan össze van tekeredve és interfázisban inaktív.

Így szerint morfológiai jellemzők A sejtmagban (az eu- és heterokromatin tartalom aránya alapján) a transzkripciós folyamatok aktivitása, és ebből adódóan a sejt szintetikus funkciója is felmérhető.

A kromatin és a kromoszómák dezoxiribonukleoproteinek (DNP-k), de a kromatin nem tekercselt állapotú, a kromoszómák pedig tekercselt állapotúak. Az interfázisú sejtmagban nincsenek kromoszómák, amikor a magmembrán megsemmisül (osztódáskor).

Kromoszóma szerkezete:

a kromoszómák a kromatin legtömöttebb állapota.

A kromoszómákban vannak elsődleges szűkület (centromer), a kromoszómát két karra osztja. Az elsődleges szűkület a kromoszóma legkevésbé spirális része, amelyhez orsószálak kapcsolódnak a sejtosztódás során. Egyes kromoszómák mélyek másodlagos szűkületek, a kromoszómák kis szakaszait, úgynevezett műholdakat választják el egymástól. A másodlagos szűkületek tartományában r-RNS-sel kapcsolatos információkat kódoló gének találhatók, ezért a kromoszómák másodlagos szűkületeit nukleoláris szervezőknek nevezzük.

A centromer helyétől függően a kromoszómák három típusát különböztetjük meg:

1) metacentrikus (egyforma vagy közel azonos méretű vállakkal rendelkezik);

2) szubmetacentrikus (egyenlőtlen méretű vállakkal rendelkezik);

3) akrocentrikus (rúd alakú, rövid, szinte láthatatlan második karral);

A kromoszómakarok végeit ún telomerek

A kromatin számítási szintjei:

1. Nukleoszomális- A DNS kettős hélix két és fél fordulata (146-200 bázispár) a fehérjemag külső oldalára tekerve nukleoszómát képez. Minden hisztont két molekula képvisel. A DNS a mag külseje köré tekercselt, két és fél fordulatot képezve. A nukleoszómák közötti DNS-szakaszt linkernek nevezik, és 50-60 nukleotidpár hosszúságú. A nukleoszóma filamentum vastagsága 8-11 nm.

2. Nukleomer. A nukleoszómális szerkezet elcsavarodik, és szuperhélixet képez. A nukleoszómák között elhelyezkedő és a linkerhez kapcsolódó másik hisztonfehérje, a HI vesz részt annak kialakításában. Mindegyik linkerhez egy HI hiszton molekula kapcsolódik. A linkerekkel komplexben lévő HI-molekulák kölcsönhatásba lépnek egymással és okoznak szupertekercselés nukleoszóma rost.

Ennek eredményeként kromatin fibrillum képződik, amelynek vastagsága 30 nm (a DNS 40-szer tömörül). A szupertekercselés kétféleképpen történik. 1) egy nukleoszómális szál másodrendű hélixet képezhet, amely mágneses alakú; 2) 8-10 nukleoszóma nagy tömör szerkezetet alkot - nukleomer. Ez a szint nem teszi lehetővé az RNS szintézisét nukleomer DNS-sel (nem történik transzkripció).

3. Kromomer(hurok szerkezet). A kromatinszálak hurkokat képeznek, amelyek speciális nem hiszton fehérjék segítségével kapcsolódnak egymáshoz, vagy hurokközpontok - kromomerek. Vastagság 300 nm.

4. Béna- a kromomerek hossz menti konvergenciája következtében jön létre. A Chromonema egy óriási DNS-molekulát tartalmaz fehérjékkel komplexben, azaz. dezoxiribonukleoprotein fibrill - DNP (400 nm).

5. Kromatid- a kromonéma többször összehajt, és a kromatid testét alkotja (700 nm). A DNS-replikáció után a kromoszóma 2 kromatidot tartalmaz.

6. Kromoszómális(1400 nm). Két kromatidból áll. A kromatidákat centromer köti össze. Amikor egy sejt osztódik, a kromatidák szétválnak, és különböző leánysejtekbe kerülnek.

emberi kromoszómák

A kariotípus egy adott biológiai faj sejtjeiben rejlő kromoszómák teljes készletének jellemzőinek összessége (szám, méret, forma stb.) faj kariotípusa), egy adott szervezet ( egyéni kariotípus) vagy sejtvonal (klón).

A kariotípus meghatározására szolgáló eljáráshoz bármely osztódó sejtpopuláció használható a humán kariotípus meghatározására, vagy a vérmintából kinyert mononukleáris leukociták, amelyek osztódását mitogének hozzáadása vált ki, vagy olyan sejttenyészetek, amelyek gyorsan fejlődnek; normális osztódást (bőrfibroblasztok, csontvelősejtek) használnak.

kariotípus - diploid kromoszómakészlet jellemző szomatikus sejtek adott faj élőlényei, ami fajspecifikus sajátosság, és bizonyos számú és szerkezetű kromoszómával jellemezhető.

A legtöbb sejt kromoszómakészlete diploid (2n) – ez azt jelenti, hogy minden kromoszómának van egy párja, pl. homológ kromoszóma. Jellemzően a megtermékenyítéskor diploid (2p) kromoszómakészlet képződik (az egyik kromoszómapár az apától, a másik az anyától). Néhány sejt triploid (Tp), például endospermium sejtek.

A kromoszómák számának változása egy személy kariotípusában különféle betegségekhez vezethet. Leggyakoribb kromoszóma betegség egy személynek van Down-szindróma, amelyet a triszómia okoz (egy másik azonos, extra egy normál kromoszómapárhoz kerül) a 21. kromoszómán. Ez a tünetegyüttes gyakorisága 1-2/1000.

A 13-as kromoszómán lévő triszómia ismert - Patau szindróma, valamint a 18. kromoszómán - Edwards szindróma, amelyben az újszülöttek életképessége erősen csökken. Életük első hónapjaiban halnak meg többszörös fejlődési rendellenességek miatt.
Elég gyakran előfordul, hogy az emberben megváltozik a nemi kromoszómák száma. Közülük ismert az X monoszómia (egy kromoszómapárból csak egy van jelen (X0)) – ez Shereshevsky-Turner szindróma. Az X triszómia kevésbé gyakori és Klinefelter szindróma(ХХУ, ХХХУ, ХУУ stb.)

6. Hyaloplasma. Organellumok, osztályozásuk. Biológiai membránok.

A hialoplazma az állati és növényi sejtek citoplazmájának része, amely nem tartalmaz fénymikroszkóppal látható struktúrákat.

Hyaloplasma(hialoplazma; a görög hyalinos szóból - átlátszó) a citoplazma (citoplazma) teljes térfogatának körülbelül 53-55% -át teszi ki, összetett összetételű homogén tömeget képezve. A hialoplazma fehérjéket, poliszacharidokat, nukleinsavakat és enzimeket tartalmaz. A riboszómák részvételével a fehérjék szintetizálódnak a hialoplazmában, különféle reakciók közbenső csere. A hialoplazma organellumokat, zárványokat és sejtmagot is tartalmaz.

A hialoplazma fő szerepe az, hogy egyesítsen mindent sejtes struktúrák velük kapcsolatban kémiai kölcsönhatás valamint a transzport biokémiai folyamatok biztosítása.

Sejtszervecskék (organellák) minden olyan sejt számára kötelező mikrostruktúrák, amelyek bizonyos létfontosságú funkciókat látnak el. Megkülönböztetni membrán és nem membrán organellumok.

NAK NEK membránszervecskék A környező hialoplazmától membránok határolják el az endoplazmatikus retikulumot, a Golgi-komplexumot, a lizoszómákat, a peroxiszómákat és a mitokondriumokat.

Endoplazmatikus retikulum egyetlen folytonos szerkezetet képvisel, a rendszer alkotja ciszternák, tubulusok és lapított zacskók. Az elektronmikroszkópos felvételeken szemcsés (durva, szemcsés) és nem szemcsés (sima, agranuláris) endoplazmatikus retikulumot különböztetnek meg. A szemcsés hálózat külső oldalát riboszómák borítják, a nem szemcsés oldal riboszómáktól mentes. A szemcsés endoplazmatikus retikulum szintetizál (riboszómákon) és fehérjéket szállít. A nem szemcsés hálózat szintetizálja a lipideket és a szénhidrátokat, és részt vesz ezek anyagcseréjében (például szteroid hormonok a mellékvesekéregben és a herék Leydig-sejtjeiben (szustenociták); glikogén a májsejtekben). Az egyik alapvető funkciókat Az endoplazmatikus retikulum a membránfehérjék és lipidek szintézise az összes sejtorganellum számára.

Golgi komplexus zsákok, hólyagok, ciszternák, csövek, lemezek gyűjteménye, amelyeket biológiai membrán határol. A Golgi komplexum elemei keskeny csatornákkal kapcsolódnak egymáshoz. A Golgi-komplex szerkezetében poliszacharidok és fehérje-szénhidrát komplexek szintézise és felhalmozódása megy végbe, amelyeket eltávolítanak a sejtekből. Így keletkeznek a kiválasztó granulátumok. A Golgi-komplex minden emberi sejtben jelen van, kivéve a vörösvértesteket és az epidermisz kérges pikkelyeit. A legtöbb sejtben a Golgi-komplex a sejtmag körül vagy közelében helyezkedik el az exokrin sejtekben, a sejtmag felett, a sejt csúcsi részében található. A Golgi komplex struktúrák belső domború felülete az endoplazmatikus retikulum felé néz, a külső, homorú felület pedig a citoplazma felé néz.

A Golgi-komplex membránjait a szemcsés endoplazmatikus retikulum képezi, és transzportvezikulák szállítják. Tól től kívül A Golgi-komplexumban folyamatosan rügyeznek a kiválasztó hólyagok, ciszternáinak membránja folyamatosan megújul. A szekréciós vezikulák membránanyagot szolgáltatnak a sejtmembrán és a glikokalix számára. Ez biztosítja a plazmamembrán megújulását.

Lizoszómák 0,2-0,5 mikron átmérőjű hólyagok, amelyek körülbelül 50 féle hidrolitikus enzimet (proteázok, lipázok, foszfolipázok, nukleázok, glikozidázok, foszfatázok) tartalmaznak. A lizoszómális enzimek a szemcsés endoplazmatikus retikulum riboszómáin szintetizálódnak, ahonnan transzportvezikulák szállítják a Golgi komplexbe. Az elsődleges lizoszómák a Golgi komplex vezikulákból rügyeznek. A lizoszómák savas környezetet tartanak fenn, pH-ja 3,5 és 5,0 között van. A lizoszómák membránjai ellenállnak a bennük lévő enzimeknek, és védik a citoplazmát azok hatásától. A lizoszóma membrán permeabilitásának megsértése enzimek aktiválódásához és a sejt súlyos károsodásához vezet, beleértve a halált is.

A másodlagos (érett) lizoszómákban (fagolizoszómák) a biopolimerek monomerekké emésztődnek. Ez utóbbiak a lizoszóma membránon keresztül a sejt hialoplazmájába kerülnek. Az emésztetlen anyagok a lizoszómában maradnak, aminek következtében a lizoszóma úgynevezett nagy elektronsűrűségű maradéktestté alakul.

Mitokondriumok(mitokondriumok), amelyek a „sejt energiaállomásai”, részt vesznek a sejtlégzés folyamataiban és az energia átalakításában a sejt által használható formákká. Fő funkciójuk az oxidáció szerves anyagés az adenozin-trifoszforsav (ATP) szintézise. A szívizomsejtekben és a rekeszizom izomrostjaiban sok nagy mitokondrium található. A miofibrillumok közötti csoportokban helyezkednek el, körülvéve glikogénszemcsékkel és a nem szemcsés endoplazmatikus retikulum elemeivel. A mitokondriumok kettős membránnal rendelkező organellumok (mindegyik körülbelül 7 nm vastag). A külső és a belső mitokondriális membrán között 10-20 nm széles intermembrán tér található.

Nem membránra organellumok közé tartozik sejtközpont eukarióta sejtek és riboszómák, amelyek mind az eukarióta, mind a prokarióta sejtek citoplazmájában jelen vannak.

Riboszóma egy kerek ribonukleoprotein részecske, amelynek átmérője 20-30 nm. Kis és nagy alegységekből áll, amelyek kombinációja hírvivő RNS (mRNS) jelenlétében következik be. Egy mRNS-molekula általában több riboszómát köt össze, mint egy gyöngysort. Ezt a szerkezetet ún poliszóma. A poliszómák szabadon helyezkednek el a citoplazma fő anyagában, vagy a durva citoplazmatikus retikulum membránjaihoz kapcsolódnak. Mindkét esetben az aktív fehérjeszintézis helyszínéül szolgálnak.

A 70S riboszómák a prokariótákban, valamint az eukarióták kloroplasztiszaiban és mitokondriumaiban találhatók. A valamivel nagyobb 8OS riboszómák az eukarióták citoplazmájában találhatók. A fehérjeszintézis során a riboszómák az mRNS mentén mozognak. A folyamat hatékonyabb, ha nem egy, hanem több riboszóma mozog az mRNS mentén. Az ilyen mRNS-en lévő riboszómaláncokat nevezzük poliriboszómák, vagy poliszómák.

MEMBRÁNOK:

minden membrán lipoprotein filmeket képez; kettős lipidréteggel rendelkeznek.

A membránok legfeljebb 20% vizet tartalmaznak. lipidek.

Membránok magába foglal A lipidek három osztálya: foszfolipidek, glikolipidek és koleszterin. A foszfolipidek és glikolipidek két hosszú hidrofób szénhidrogén-farokból állnak, amelyek egy töltött hidrofil fejhez kapcsolódnak. A koleszterin merevséget ad a membránnak azáltal, hogy elfoglalja a lipidek hidrofób farka közötti szabad teret, és megakadályozza azok meghajlását. Ezért az alacsony koleszterintartalmú membránok rugalmasabbak, a magas koleszterintartalmú membránok pedig merevebbek és törékenyebbek.

A sejtmembránok gyakran aszimmetrikusak, vagyis a rétegek lipidösszetételben különböznek egymástól, az egyes molekulák egyik rétegből a másikba való átmenete (ún. strand papucs) nehéz. A membránfehérjék összetétele és orientációja eltérő.

Az egyik legfontosabb funkciókat biomembránok – gát. Például a peroxiszóma membrán megvédi a citoplazmát a sejtre veszélyes peroxidoktól.

A biomembrán másik fontos tulajdonsága a szelektív permeabilitás.

Előző cikk: Mekkora a fénysebesség Következő cikk: Harmonikus rezgések Az oszcillációs frekvencia fizikai képlete