Característica de la gran mayoría de células. La función principal es la oxidación de compuestos orgánicos y la producción de moléculas de ATP a partir de la energía liberada. La pequeña mitocondria es la principal estación energética de todo el cuerpo.

Origen de las mitocondrias

Hoy en día existe una opinión muy popular entre los científicos de que las mitocondrias no aparecieron en la célula de forma independiente durante la evolución. Lo más probable es que esto sucedió debido a la captura por parte de una célula primitiva, que en ese momento no era capaz de utilizar oxígeno de forma independiente, de una bacteria que podía hacerlo y, en consecuencia, era una excelente fuente de energía. Esta simbiosis resultó exitosa y se consolidó en las generaciones posteriores. Esta teoría está respaldada por la presencia de su propio ADN en las mitocondrias.

¿Cómo se estructuran las mitocondrias?

Las mitocondrias tienen dos membranas: externa e interna. La función principal de la membrana externa es separar el orgánulo del citoplasma celular. Está formado por una capa bilípida y proteínas que la atraviesan, a través de las cuales se realiza el transporte de moléculas e iones necesarios para el trabajo. Aunque es liso, el interior forma numerosos pliegues, las crestas, que aumentan significativamente su área. La membrana interna está compuesta en gran parte por proteínas, incluidas enzimas de la cadena respiratoria, proteínas de transporte y grandes complejos de ATP sintetasa. Es en este lugar donde se produce la síntesis de ATP. Entre las membranas externa e interna hay un espacio intermembrana con sus enzimas inherentes.

El espacio interno de las mitocondrias se llama matriz. Aquí se encuentran los sistemas enzimáticos para la oxidación de ácidos grasos y piruvato, las enzimas del ciclo de Krebs, así como el material hereditario de las mitocondrias: ADN, ARN y el aparato sintetizador de proteínas.

¿Para qué se necesitan las mitocondrias?

La función principal de las mitocondrias es la síntesis de una forma universal de energía química: el ATP. También participan en el ciclo de los ácidos tricarboxílicos, convirtiendo el piruvato y los ácidos grasos en acetil-CoA y luego oxidándolo. En este orgánulo se almacena y se hereda el ADN mitocondrial, que codifica la reproducción de ARNt, ARNr y algunas proteínas necesarias para el funcionamiento normal de las mitocondrias.

Un orgánulo de doble membrana, la mitocondria, es característico de las células eucariotas. El funcionamiento del cuerpo en su conjunto depende de las funciones de las mitocondrias.

Estructura

Las mitocondrias constan de tres componentes interconectados:

• membrana externa;
• membrana interna;
• matriz.

La membrana lisa exterior está formada por lípidos, entre los cuales se encuentran proteínas hidrófilas que forman túbulos. Las moléculas pasan a través de estos túbulos durante el transporte de sustancias.

Las membranas exterior e interior se encuentran a una distancia de 10 a 20 nm. El espacio intermembrana está lleno de enzimas. A diferencia de las enzimas lisosómicas involucradas en la descomposición de sustancias, las enzimas en el espacio intermembrana transfieren residuos de ácido fosfórico al sustrato con el consumo de ATP (proceso de fosforilación).

La membrana interna está empaquetada debajo de la membrana externa en forma de numerosos pliegues: crestas.
Son educados:

• lípidos, permeables sólo al oxígeno, dióxido de carbono, agua;
• Proteínas enzimáticas de transporte implicadas en procesos oxidativos y transporte de sustancias.

Aquí, gracias a la cadena respiratoria, se produce la segunda etapa de la respiración celular y la formación de 36 moléculas de ATP.

4 artículos PRINCIPALESque están leyendo junto con esto

Entre los pliegues hay una sustancia semilíquida: la matriz.
La matriz incluye:

• enzimas (cientos de tipos diferentes);
• ácido graso;
• proteínas (67% proteínas mitocondriales);
• ADN circular mitocondrial;
• ribosomas mitocondriales.

La presencia de ribosomas y ADN indica cierta autonomía del orgánulo.

Arroz. 1. La estructura de las mitocondrias.

Las proteínas de la matriz enzimática participan en la oxidación del piruvato - ácido pirúvico durante la respiración celular.

Significado

La función principal de las mitocondrias en una célula es la síntesis de ATP, es decir. generacion de energia. Como resultado de la respiración celular (oxidación), se forman 38 moléculas de ATP. La síntesis de ATP se produce a partir de la oxidación de compuestos orgánicos (sustrato) y la fosforilación de ADP. El sustrato de las mitocondrias son los ácidos grasos y el piruvato.

Arroz. 2. Formación de piruvato como resultado de la glucólisis.

En la tabla se presenta una descripción general del proceso respiratorio.

¿Dónde ocurre?	Sustancias	Procesos
Citoplasma		Como resultado de la glucólisis, se descompone en dos moléculas de ácido pirúvico, que ingresan a la matriz.
		Se escinde un grupo acetilo, que se une a la coenzima A (CoA), formando acetil-coenzima-A (acetil-CoA), y se libera una molécula de dióxido de carbono. El acetil-CoA también se puede formar a partir de ácidos grasos en ausencia de síntesis de carbohidratos.
	Acetil-CoA	Entra en el ciclo de Krebs o ciclo del ácido cítrico (ciclo del ácido tricarboxílico). El ciclo comienza con la formación de ácido cítrico. A continuación, como resultado de siete reacciones, se forman dos moléculas de dióxido de carbono, NADH y FADH2.
	NADH y FADH2	Cuando se oxida, el NADH se descompone en NAD+, dos electrones de alta energía (e –) y dos protones H+. Los electrones se transfieren a la cadena respiratoria, que contiene tres complejos enzimáticos, en la membrana interna. El paso de un electrón a través de los complejos va acompañado de la liberación de energía. Al mismo tiempo, se liberan protones al espacio intermembrana. Los protones libres tienden a regresar a la matriz, lo que crea un potencial eléctrico. A medida que aumenta el voltaje, los H+ ingresan rápidamente a través de la ATP sintasa, una proteína especial. La energía de los protones se utiliza para fosforilar ADP y sintetizar ATP. H+ se combina con oxígeno para formar agua.

Arroz. 3. El proceso de respiración celular.

Las mitocondrias son orgánulos de los que depende el funcionamiento de todo el organismo. Los signos de disfunción de las mitocondrias son una disminución en la tasa de consumo de oxígeno, un aumento de la permeabilidad de la membrana interna y la hinchazón de las mitocondrias. Estos cambios ocurren debido a intoxicaciones tóxicas, enfermedades infecciosas e hipoxia.

¿Qué hemos aprendido?

De la lección de biología aprendimos sobre las características estructurales de las mitocondrias y examinamos brevemente las funciones y el proceso de la respiración celular. Gracias al trabajo de las mitocondrias, el ácido pirúvico formado durante la glucólisis y los ácidos grasos se oxidan a dióxido de carbono y agua. Como resultado de la respiración celular, se libera energía, que se gasta en las funciones vitales del cuerpo.

Prueba sobre el tema.

Evaluación del informe

Puntuación media: 4.4. Calificaciones totales recibidas: 67.

SOBRE EL COMPLEJO EN LENGUAJE SIMPLE.

Este tema es complejo y complejo, y afecta inmediatamente gran cantidad Procesos bioquímicos que ocurren en nuestro cuerpo. Pero sigamos intentando descubrir qué son las mitocondrias y cómo funcionan.

Por eso, las mitocondrias son uno de los componentes más importantes de una célula viva. En términos simples, podemos decir que esto es estación de energía de la celda. Su actividad se basa en la oxidación de compuestos orgánicos y la generación de potencial eléctrico (energía liberada durante la descomposición de la molécula de ATP) para llevar a cabo contracción muscular.

Todos sabemos que el trabajo de nuestro cuerpo se produce en estricta conformidad con la primera ley de la termodinámica. La energía no se crea en nuestro cuerpo, solo se transforma. El cuerpo sólo elige la forma de transformación de la energía, sin producirla, desde la química a la mecánica y térmica. La principal fuente de toda la energía del planeta Tierra es el Sol. La energía, que llega a nosotros en forma de luz, es absorbida por la clorofila de las plantas, donde excita el electrón del átomo de hidrógeno y así da energía a la materia viva.

Le debemos nuestra vida a la energía de un pequeño electrón.

El trabajo de la mitocondria consiste en una transferencia gradual de energía de electrones de hidrógeno entre átomos metálicos presentes en grupos de complejos proteicos de la cadena respiratoria (cadena de transporte de electrones de las proteínas), donde cada complejo posterior tiene una mayor afinidad por el electrón, atrayéndolo que el anterior, hasta que el electrón no se combine con el oxígeno molecular, que tiene mayor afinidad electrónica.

Cada vez que se transfiere un electrón a lo largo de un circuito, se libera energía que se acumula en forma de gradiente electroquímico y luego se materializa en forma de contracción muscular y liberación de calor.

Una serie de procesos oxidativos en las mitocondrias que permiten transferir el potencial energético de un electrón se denomina "respiración intracelular" o a menudo "cadena para respirar", ya que el electrón se transfiere a lo largo de la cadena de átomo a átomo hasta llegar a su destino final, el átomo de oxígeno.

Las mitocondrias necesitan oxígeno para transferir energía mediante el proceso de oxidación.

Las mitocondrias consumen hasta el 80% del oxígeno que inhalamos.

La mitocondria es una estructura celular permanente ubicada en su citoplasma. El tamaño de una mitocondria suele oscilar entre 0,5 y 1 µm de diámetro. Tiene forma de estructura granular y puede ocupar hasta el 20% del volumen celular. Esta estructura orgánica permanente de una célula se llama orgánulo. Los orgánulos también incluyen miofibrillas, las unidades contráctiles de la célula muscular; y el núcleo celular también es un orgánulo. En general, cualquier estructura celular permanente es un orgánulo.

Las mitocondrias fueron descubiertas y descritas por primera vez por el anatomista e histólogo alemán Richard Altmann en 1894, y el nombre de este orgánulo lo dio otro histólogo alemán, K. Bend, en 1897. Pero recién en 1920 el bioquímico alemán Otto Wagburg demostró que los procesos de respiración celular están asociados con las mitocondrias.

Existe una teoría según la cual las mitocondrias aparecieron como resultado de la captura por parte de células primitivas, células que por sí mismas no podían usar oxígeno para generar energía, de bacterias protogenotas que podían hacerlo. Precisamente porque antes la mitocondria era un organismo vivo independiente, todavía tiene su propio ADN.

Las mitocondrias anteriormente representaban un organismo vivo independiente.

Durante la evolución, los progenotes transfirieron muchos de sus genes al núcleo formado, gracias a una mayor eficiencia energética, y dejaron de ser organismos independientes. Las mitocondrias están presentes en todas las células. Incluso los espermatozoides tienen mitocondrias. Es gracias a ellos que se pone en movimiento la cola del espermatozoide, que realiza su movimiento. Pero hay especialmente muchas mitocondrias en aquellos lugares donde se necesita energía para cualquier proceso vital. Y estas son, por supuesto, principalmente células musculares.

En las células musculares, las mitocondrias se pueden combinar en grupos de mitocondrias ramificadas gigantes conectadas entre sí a través de contactos intermitotocondriales, en los que crear un sistema cooperativo de trabajo coherente. El espacio en dicha zona tiene una mayor densidad de electrones. Las nuevas mitocondrias se forman por simple división de orgánulos anteriores. El mecanismo de suministro de energía más "simple" disponible para todas las células se denomina con mayor frecuencia concepto general glucólisis

Este es el proceso de descomposición secuencial de la glucosa en ácido pirúvico. Si este proceso ocurre sin la participación de oxígeno molecular o con presencia insuficiente, entonces se llama glicólisis anaeróbica. En este caso, la glucosa no se descompone en productos finales, sino en ácido láctico y pirúvico, que luego sufre más transformaciones durante la fermentación. Por lo tanto, la energía liberada es menor, pero la tasa de producción de energía es más rápida. Como resultado de la glucólisis anaeróbica, de una molécula de glucosa la célula recibe 2 moléculas de ATP y 2 moléculas de ácido láctico. Este proceso energético “básico” puede ocurrir dentro de cualquier célula. sin la participación de las mitocondrias.

EN presencia de oxígeno molecular llevado a cabo dentro de las mitocondrias glucólisis aeróbica dentro de la cadena respiratoria. El ácido pirúvico en condiciones aeróbicas interviene en el ciclo del ácido tricarboxílico o ciclo de Krebs. Como resultado de este proceso de varios pasos, se forman 36 moléculas de ATP a partir de una molécula de glucosa. La comparación del balance energético de una célula con mitocondrias desarrolladas y células donde no están desarrolladas muestra(con suficiente oxígeno) ¡La diferencia en el uso completo de la energía de la glucosa dentro de la célula es casi 20 veces!

En los humanos, las fibras músculos esqueléticos Poder condicionalmente dividido en tres tipos según sus propiedades mecánicas y metabólicas: - oxidativo lento; - glicolítico rápido; - rápido oxidativo-glicolítico.

Fibras musculares rápidas Diseñado para un trabajo rápido y duro. Para su reducción utilizan principalmente fuentes de energía rápidas, a saber, fosfato de criatina y glucólisis anaeróbica. El contenido mitocondrial en este tipo de fibras es significativamente menor que en las fibras musculares de contracción lenta.

Fibras musculares lentas Realizan contracciones lentas, pero pueden trabajar durante mucho tiempo. Utilizan la glucólisis aeróbica y la síntesis de energía a partir de grasas como energía. Esto proporciona mucha más energía que la glucólisis anaeróbica, pero requiere más tiempo a cambio, ya que la cadena de degradación de la glucosa es más compleja y requiere la presencia de oxígeno, cuyo transporte al lugar de conversión de energía también lleva tiempo. Las fibras musculares lentas se llaman rojas debido a la mioglobina, una proteína responsable de llevar oxígeno a la fibra. Las fibras musculares de contracción lenta contienen una cantidad significativa de mitocondrias.

Surge la pregunta: ¿cómo y con la ayuda de qué ejercicios se puede desarrollar una red ramificada de mitocondrias en las células musculares? Hay varias teorías y métodos de formación y sobre ellos en el material siguiente.

Las estructuras especiales desempeñan un papel importante en la vida de cada célula: las mitocondrias. La estructura de las mitocondrias permite que el orgánulo funcione de forma semiautónoma.

características generales

Las mitocondrias fueron descubiertas en 1850. Sin embargo, no fue posible comprender la estructura y el propósito funcional de las mitocondrias hasta 1948.

Debido a su tamaño bastante grande, los orgánulos son claramente visibles al microscopio óptico. La longitud máxima es de 10 micras, el diámetro no supera 1 micra.

Las mitocondrias están presentes en todas las células eucariotas. Se trata de orgánulos de doble membrana, normalmente con forma de frijol. Las mitocondrias también se encuentran en formas esféricas, filamentosas y espirales.

La cantidad de mitocondrias puede variar significativamente. Por ejemplo, hay alrededor de mil en las células del hígado y 300 mil en los ovocitos. Las células vegetales contienen menos mitocondrias que las células animales.

4 artículos PRINCIPALESque están leyendo junto con esto

Arroz. 1. La ubicación de las mitocondrias en la célula.

Las mitocondrias son plásticas. Cambian de forma y se mueven hacia los centros activos de la célula. Normalmente, hay más mitocondrias en aquellas células y partes del citoplasma donde la necesidad de ATP es mayor.

Estructura

Cada mitocondria está separada del citoplasma por dos membranas. La membrana exterior es lisa. La estructura de la membrana interna es más compleja. Forma numerosos pliegues, crestas, que aumentan la superficie funcional. Entre las dos membranas hay un espacio de 10 a 20 nm lleno de enzimas. Dentro del orgánulo hay una matriz, una sustancia parecida a un gel.

Arroz. 2. Estructura interna mitocondrias.

La tabla "Estructura y funciones de las mitocondrias" describe en detalle los componentes del orgánulo.

Compuesto	Descripción	Funciones
Membrana externa	Consiste en lípidos. Contiene un gran número de Proteína porina, que forma túbulos hidrófilos. Toda la membrana externa está llena de poros a través de los cuales moléculas de sustancias ingresan a las mitocondrias. También contiene enzimas involucradas en la síntesis de lípidos.	Protege el orgánulo, favorece el transporte de sustancias.
	Están ubicados perpendiculares al eje mitocondrial. Pueden parecer placas o tubos. El número de crestas varía según el tipo de célula. Hay tres veces más en las células del corazón que en las del hígado. Contiene fosfolípidos y proteínas de tres tipos: Catalizador: participar en procesos oxidativos; Enzimático: participa en la formación de ATP; Transporte: transporta moléculas desde la matriz hacia afuera y hacia atrás.	Realiza la segunda etapa de la respiración mediante la cadena respiratoria. Se produce oxidación de hidrógeno, produciendo 36 moléculas de ATP y agua.
	Consiste en una mezcla de enzimas, ácidos grasos, proteínas, ARN, ribosomas mitocondriales. Aquí es donde se encuentra el propio ADN de las mitocondrias.	Lleva a cabo la primera etapa de la respiración: el ciclo de Krebs, como resultado del cual se forman 2 moléculas de ATP.

La función principal de las mitocondrias es la generación de energía celular en forma de moléculas de ATP debido a la reacción de fosforilación oxidativa - respiración celular.

Además de las mitocondrias, las células vegetales contienen orgánulos semiautónomos adicionales: los plastidios.
Dependiendo de la finalidad funcional, se distinguen tres tipos de plastidios:

• cromoplastos - acumular y almacenar pigmentos (carotenos) de diferentes tonalidades que dan color a las flores de las plantas;
• leucoplastos - abastecerse nutrientes, por ejemplo, almidón, en forma de granos y gránulos;
• cloroplastos - los orgánulos más importantes que contienen el pigmento verde (clorofila), que da color a las plantas y realizan la fotosíntesis.

Arroz. 3. Plástidos.

¿Qué hemos aprendido?

Examinamos las características estructurales de las mitocondrias, orgánulos de doble membrana que llevan a cabo la respiración celular. La membrana externa está formada por proteínas y lípidos y transporta sustancias. La membrana interna forma pliegues, crestas, en las que se produce la oxidación del hidrógeno. Las crestas están rodeadas por una matriz, una sustancia gelatinosa en la que tienen lugar algunas de las reacciones de la respiración celular. La matriz contiene ADN y ARN mitocondrial.

Prueba sobre el tema.

Evaluación del informe

Puntuación media: 4.4. Calificaciones totales recibidas: 82.

mitocondrias

Las mitocondrias se descubrieron en células animales en 1882, y en plantas recién en 1904 (en las anteras de los nenúfares). Las funciones biológicas se establecieron después del aislamiento y purificación de la fracción mediante centrifugación fraccionada. Contienen un 70% de proteínas y aproximadamente un 30% de lípidos, una pequeña cantidad de ARN y ADN, vitaminas A, B6, B12, K, E, ácidos fólico y pantoténico, riboflavina y diversas enzimas. Las mitocondrias tienen una doble membrana, la externa aísla el orgánulo del citoplasma y la interna forma crestas. Todo el espacio entre las membranas está lleno de matriz (Fig. 13).

La función principal de las mitocondrias es participar en la respiración celular. El papel de las mitocondrias en la respiración se estableció en 1950-1951. El complejo sistema enzimático del ciclo de Krebs se concentra en las membranas externas. Cuando se oxidan los sustratos de la respiración, se libera energía, que se acumula inmediatamente en las moléculas resultantes de ADP y principalmente ATP durante el proceso de fosforilación oxidativa que ocurre en las crestas. La energía almacenada en compuestos de alta energía se utiliza posteriormente para satisfacer todas las necesidades de la célula.

La formación de mitocondrias en una célula ocurre continuamente a partir de microcuerpos; su aparición se asocia con mayor frecuencia con la diferenciación de las estructuras de membrana de la célula; Pueden restaurarse en la célula dividiéndose y brotando. Las mitocondrias no son longevas; su esperanza de vida es de 5 a 10 días.

Las mitocondrias son las estaciones de “energía” de la célula. Concentran energía, que se almacena en "acumuladores" de energía, moléculas de ATP, y no se disipa en la célula. La violación de la estructura mitocondrial conduce a una interrupción del proceso respiratorio y, en última instancia, a la patología del cuerpo.

Aparato de Golgi.aparato de Golgi(sinónimo - dictiosomas) son pilas de 3 a 12 discos cerrados y aplanados rodeados por una doble membrana, llamada cisterna, de cuyos bordes se entrelazan numerosas vesículas (300-500). El ancho de los tanques es de 6-90 A, el espesor de las membranas es de 60-70 A.

El aparato de Golgi es el centro de síntesis, acumulación y liberación de polisacáridos, en particular celulosa, y participa en la distribución y transporte intracelular de proteínas, así como en la formación de vacuolas y lisosomas. En las células vegetales, fue posible rastrear la participación del aparato de Golgi en la aparición de la placa media y el crecimiento de la membrana de pectocelulosa celular.

El aparato de Golgi se desarrolla más durante el período. vida activa células. A medida que envejece, se atrofia gradualmente y luego desaparece.

Lisosomas.lisosomas- cuerpos redondeados bastante pequeños (alrededor de 0,5 micrones de diámetro). Están cubiertos por una membrana proteica-lipoide. Los lisosomas contienen numerosas enzimas hidrolíticas que realizan la función de digestión intracelular (lisis) de macromoléculas de proteínas, ácidos nucleicos y polisacáridos. Su función principal es la digestión de secciones individuales del protoplasto celular (autofagia, autodevoración). Este proceso se produce mediante fagocitosis o pinocitosis. El papel biológico de este proceso es doble. En primer lugar, es protector, ya que durante una falta temporal de productos de reserva, la célula mantiene la vida gracias a proteínas constitucionales y otras sustancias, y en segundo lugar, se libera del exceso o desgaste de orgánulos (plastidios, mitocondrias, etc.) La membrana lisosómica impide la liberación de enzimas al citoplasma, de lo contrario todo sería digerido por estas enzimas.

En una célula muerta, los lisosomas se destruyen, las enzimas caen en la célula y se digiere todo su contenido. Lo único que queda es la cáscara de pectocelulosa.

Los lisosomas son productos de la actividad del aparato de Golgi, vesículas desprendidas del mismo, en las que este orgánulo acumula enzimas digestivas.

Esferosomas- cuerpos proteicos-lipoides redondos de 0,3-0,4 micrones. Con toda probabilidad, son derivados del aparato de Golgi o retículo endoplásmico. Se parecen a los lisosomas en forma y tamaño. Dado que los esferosomas contienen fosfatasa ácida, probablemente estén relacionados con los lisosomas. Algunos autores creen que los esferosomas y los lisosomas son equivalentes entre sí, pero probablemente sólo en origen y forma. Existe una suposición sobre su participación en la síntesis de grasas (A. Frey-Wissling).

ribosomas- orgánulos muy pequeños, su diámetro es de aproximadamente 250 A, tienen una forma casi esférica. Algunos de ellos están adheridos a las membranas externas del retículo endoplásmico, otros se encuentran en estado libre en el citoplasma. Una célula puede contener hasta 5 millones de ribosomas. Los ribosomas se encuentran en los cloroplastos y las mitocondrias, donde sintetizan parte de las proteínas a partir de las cuales se construyen estos orgánulos, y las enzimas que funcionan en ellos.

La función principal es la síntesis de proteínas específicas según la información procedente del núcleo. Su composición: proteína y ácido ribonucleico (ARN) ribosómico en proporciones iguales. Su estructura son subunidades pequeñas y grandes formadas a partir de ribonucleótidos.

Microtúbulos.microtúbulos- derivados peculiares del retículo endoplásmico. Se encuentra en muchas células. Su mismo nombre habla de su forma: uno o dos tubos paralelos con una cavidad en su interior. Diámetro externo dentro de 250A. Las paredes de los microtúbulos están formadas por moléculas de proteínas. Los microtúbulos forman filamentos del huso durante la división celular.

Centro

El núcleo fue descubierto en una célula vegetal por R. Brown en 1831. Está ubicado en el centro de la célula o cerca de la membrana celular, pero está rodeado por todos lados por el citoplasma. En la mayoría de los casos, hay un núcleo por célula; en las células de algunas algas y hongos se encuentran varios núcleos. Las algas verdes con estructura no celular tienen cientos de núcleos. Células multinucleadas de laticíferos no articulados. No hay núcleos en las células de las bacterias y las algas verdiazules.

La forma del núcleo suele ser parecida a la de una esfera o una elipse. Depende de la forma, edad y función de la célula. En una célula meristemática, el núcleo es grande, de forma redonda y ocupa 3/4 del volumen celular. En las células parenquimatosas de la epidermis, que tienen una gran vacuola central, el núcleo tiene forma lenticular y se mueve junto con el citoplasma hacia la periferia de la célula. Este es un signo de una célula especializada, pero que ya está envejeciendo. Una célula sin núcleo sólo puede vivir un tiempo corto. Las células del tubo criboso libres de armas nucleares son células vivas, pero no viven mucho tiempo. En todos los demás casos, las células anucleadas están muertas.

El núcleo tiene una doble capa, a través de los poros en los que se encuentra el contenido.
los núcleos (nucleoplasma) pueden comunicarse con el contenido del citoplasma. Las membranas de la membrana nuclear están equipadas con ribosomas y se comunican con las membranas del retículo endoplásmico de la célula. El nucleoplasma contiene uno o dos nucléolos y cromosomas. El nucleoplasma es un sistema de sol coloidal, cuya consistencia recuerda a la gelatina espesa. El núcleo, según los bioquímicos nacionales (Zbarsky I.B. et al.), contiene cuatro fracciones de proteínas: proteínas simples - globulinas 20%, desoxirribonucleoproteínas - 70%, proteínas ácidas - 6% y proteínas residuales 4%. Se localizan en las siguientes estructuras nucleares: proteínas del ADN (proteínas alcalinas), en los cromosomas, proteínas del ARN (proteínas ácidas), en los nucléolos, parcialmente en los cromosomas (durante la síntesis del ARN mensajero) y en la membrana nuclear. Las globulinas forman la base del nucleoplasma. Las proteínas residuales (de naturaleza no especificada) forman la membrana nuclear.

La mayor parte de las proteínas nucleares son desoxirribonucleoproteínas alcalinas complejas, que se basan en el ADN.

Molécula de ADN.molécula de ADN– polinucleótido y consta de nucleótidos. Un nucleótido consta de tres componentes: una molécula de azúcar (desoxirribosa), una molécula de base nitrogenada y moléculas de ácido fosfórico. La desoxirribosa está unida a una base nitrogenada mediante un enlace glicosídico y al ácido fosfórico mediante un enlace éster. El ADN contiene varias combinaciones Solo existen 4 tipos de nucleótidos, que se diferencian entre sí por sus bases nitrogenadas. Dos de ellos (adenina y guanina) pertenecen a compuestos nitrogenados purínicos, y la citosina y la timina pertenecen a compuestos pirimidínicos. Las moléculas de ADN no están ubicadas en un plano, sino que constan de dos hebras helicoidales, es decir. dos cadenas paralelas enrolladas entre sí forman una molécula de ADN. Se mantienen unidos mediante enlaces de hidrógeno entre bases nitrogenadas, y las bases purínicas de una cadena unen las bases pirimidínicas de la otra (Fig. 14). La estructura y la química de la molécula de ADN fueron descubiertas por científicos ingleses (Crick) y estadounidenses (Watson) y se hicieron públicas en 1953. Este momento se considera el comienzo del desarrollo de la genética molecular. El peso molecular del ADN es de 4 a 8 millones. El número de nucleótidos (. varias opciones) hasta 100 mil. La molécula de ADN es muy estable, su estabilidad está garantizada por el hecho de que en toda ella tiene el mismo grosor: 20A (8A - el ancho de la base de pirimidina + 12A - el ancho de la base de purina). Si se introduce fósforo radiactivo en el cuerpo, la etiqueta se detectará en todos los compuestos que contienen fósforo excepto en el ADN (Levi, Sikewitz).

Las moléculas de ADN son portadoras de herencia, porque su estructura codifica información sobre la síntesis de proteínas específicas que determinan las propiedades del organismo. Los cambios pueden ocurrir bajo la influencia de factores mutagénicos (radiación radiactiva, agentes químicos potentes: alcaloides, alcoholes, etc.).

Molécula de ARN.Moléculas de ácido ribonucleico (ARN) significativamente menos moléculas de ADN. Estas son cadenas simples de nucleótidos. Hay tres tipos de ARN: ribosomal, el más largo, que forma numerosos bucles, de información (plantilla) y de transporte, el más corto. El ARN ribosómico se localiza en los ribosomas del retículo endoplásmico y constituye el 85% del ARN total de la célula.

El ARN mensajero en su estructura se asemeja a una hoja de trébol. Su cantidad es el 5% del ARN total de la célula. Se sintetiza en los nucléolos. Su ensamblaje ocurre en los cromosomas durante la interfase. Su función principal es la transferencia de información del ADN a los ribosomas, donde se produce la síntesis de proteínas.

El ARN de transferencia, como se ha establecido ahora, es toda una familia de compuestos relacionados en estructura y función biológica. Cada celula viva Según una estimación aproximada, contiene entre 40 y 50 ARN de transferencia individuales y sus numero total en la naturaleza, si tenemos en cuenta las diferencias entre especies, es enorme. (Académico V. Engelhardt). Se denominan transporte porque sus moléculas participan en servicios de transporte para el proceso intracelular de síntesis de proteínas. Al combinarse con aminoácidos libres, los entregan a los ribosomas en la cadena proteica en construcción. Son las moléculas de ARN más pequeñas y constan de una media de 80 nucleótidos. Localizado en la matriz citoplasmática y constituye aproximadamente el 10% del ARN celular.

El ARN contiene cuatro bases nitrogenadas, pero a diferencia del ADN, la molécula de ARN contiene uracilo en lugar de timina.

Estructura de los cromosomas. Los cromosomas fueron descubiertos por primera vez a finales del siglo XIX por los clásicos de la citología Fleming y Strasburger (1882, 1884) y por el investigador celular ruso I.D. Chistyakov los descubrió en 1874.

Básico elemento estructural cromosis - núcleo. Ellos tienen forma diferente. Se trata de varillas rectas o curvas, cuerpos ovalados y bolas, cuyos tamaños varían.

Dependiendo de la ubicación del centrómero, se distinguen los cromosomas rectos, de brazos iguales y de brazos desiguales. La estructura interna de los cromosomas se muestra en la Fig. 15, 16. Cabe señalar que la desoxirribonucleoproteína es un monómero del cromosoma.

El cromosoma contiene entre un 90% y un 92% de desoxirribonucleoproteínas, de las cuales el 45% es ADN y el 55% son proteínas (histonas). El cromosoma también contiene pequeñas cantidades de ARN (mensajero).

Los cromosomas también tienen una estructura transversal claramente definida, la presencia de áreas engrosadas, discos, que allá por 1909. fueron llamados genes. Este término fue propuesto por el científico danés Johansen. En 1911, el científico estadounidense Morgan demostró que los genes son las principales unidades hereditarias y se distribuyen en los cromosomas en orden lineal y, por tanto, el cromosoma tiene secciones cualitativamente diferentes. En 1934, el científico estadounidense Paynter demostró la discontinuidad de la estructura morfológica de los cromosomas y la presencia de discos en los cromosomas, y los discos son lugares donde se acumula el ADN. Esto sirvió como comienzo para la creación de mapas cromosómicos, que indicaban la ubicación (locus) del gen que determina un rasgo particular del organismo. Un gen es una sección de una doble hélice de ADN que contiene información sobre la estructura de una sola proteína. Esta es una sección de la molécula de ADN que determina la síntesis de una molécula de proteína. El ADN no participa directamente en la síntesis de proteínas. Solo contiene y almacena información sobre la estructura de la proteína.

La estructura del ADN, que consta de varios miles de 4 nucleótidos ubicados secuencialmente, es el código de herencia.

Código de herencia. Síntesis de proteínas. El primer mensaje sobre el código de ADN lo hizo el bioquímico estadounidense Nirenberg en 1961 en Moscú en el Congreso Internacional de Bioquímica. La esencia del código de ADN es la siguiente. Cada aminoácido corresponde a una sección de una cadena de ADN que consta de tres nucleótidos adyacentes (triplete). Entonces, por ejemplo, una sección que consta de T-T-T (un triplete de 3 nucleótidos que contienen timina) corresponde al aminoácido lisina, un triplete A (adenina) - C (citosina) - A (adenina) - cisteína, etc. Supongamos que un gen está representado por una cadena de nucleótidos dispuestos en el siguiente orden: A-C-A-T-T-T-A-A-C-C-A-A-G-G-G. Al dividir esta serie en tripletes, podemos descifrar inmediatamente qué aminoácidos y en qué orden se ubicarán en la proteína sintetizada.

El número de combinaciones posibles de 4 nucleótidos disponibles de a tres es 4×64. En base a estas relaciones, el número de tripletes diferentes es más que suficiente para proporcionar información sobre la síntesis de numerosas proteínas que determinan tanto la estructura como las funciones del organismo. Para la síntesis de proteínas, se envía una copia exacta de esta información a los ribosomas en forma de ARN mensajero. Además del ARNm, participa en la decodificación y la síntesis. Número grande moléculas de diversos ácidos ribonucleicos de transporte (ARNt), ribosomas y varias enzimas. Cada uno de los 20 aminoácidos se une al ARN-T, molécula a molécula. Cada uno de los 20 aminoácidos tiene su propio ARNt. El ARNt tiene grupos químicos que pueden “reconocer” su aminoácido, eligiéndolo entre los aminoácidos disponibles. Esto sucede con la ayuda de enzimas especiales. Habiendo reconocido su aminoácido, el t-RNA se conecta con él. Al comienzo de la cadena (molécula) del i-RNA se adjunta un ribosoma que, moviéndose a lo largo del i-RNA, se conecta entre sí en una cadena polipeptídica exactamente aquellos aminoácidos cuyo orden está cifrado por la secuencia de nucleótidos. de este I-ARN. Como resultado, se forma una molécula de proteína, cuya composición está codificada en uno de los genes.

Nucléolos- una parte estructural integral del núcleo. Estos son cuerpos esféricos. Son muy cambiantes, cambiando de forma y estructura, apareciendo y desapareciendo. Hay uno o dos de ellos. Para cada planta Cierto número. Los nucléolos desaparecen cuando la célula se prepara para dividirse y luego reaparecer; parecen estar involucrados en la síntesis de ácidos ribonucleicos. Si el nucléolo es destruido por un haz enfocado de rayos X o rayos ultravioleta, se inhibe la división celular.

El papel del núcleo en la vida de una célula. El núcleo sirve como centro de control de la célula; dirige la actividad celular y contiene portadores de herencia (genes) que determinan las características de un organismo determinado. El papel del núcleo se puede revelar si, mediante técnicas microquirúrgicas, se extrae de la célula y se observan las consecuencias de ello. Gemmerling llevó a cabo una serie de experimentos con el alga verde unicelular Acetobularia para demostrar su importante papel en la regulación del crecimiento celular. Esta alga alcanza una altura de 5 cm, parece un hongo y tiene algo así como “raíces” y “patas”. Termina en la parte superior con un gran “sombrero” en forma de disco. La célula de esta alga tiene un núcleo ubicado en la parte basal de la célula.

Hammerling descubrió que si se corta el tallo, la parte inferior sigue viva y el sombrero se regenera completamente después de la operación. La parte superior, privada del núcleo, sobrevive algún tiempo, pero eventualmente muere sin poder restaurar la parte inferior. Por tanto, el núcleo de acetobularia es esencial para las reacciones metabólicas que subyacen al crecimiento.

El núcleo contribuye a la formación de la membrana celular. Esto puede ilustrarse mediante experimentos con las algas Voucheria y Spyrogyra. Liberando al agua el contenido de las células de los hilos cortados, podemos obtener grumos de citoplasma con uno, varios núcleos o sin núcleos. En los dos primeros casos, la membrana celular se formó normalmente. En ausencia de un núcleo, la cáscara no se formó.

En experimentos de I.I. Gerasimov (1890) con spirogyra, se encontró que las células con doble núcleo duplican la longitud y el grosor del cloroplasto. En las células libres de armas nucleares, el proceso de fotosíntesis continúa, se forma almidón de asimilación, pero al mismo tiempo se amortigua el proceso de su hidrólisis, lo que se explica por la ausencia de enzimas hidrolíticas, que pueden sintetizarse en los ribosomas solo según la información del ADN del núcleo. La vida de un protoplasto sin núcleo es incompleta y de corta duración. En los experimentos de I.I. Gerasimov, las células libres de armas nucleares de Spirogyra vivieron 42 días y murieron. Una de las funciones más importantes del núcleo es suministrar al citoplasma el ácido ribonucleico necesario para la síntesis de proteínas en la célula. La eliminación del núcleo de la célula conduce a una disminución gradual del contenido de ARN en el citoplasma y a una desaceleración de la síntesis de proteínas en el mismo.

La función más importante del núcleo es transmitir características de una célula a otra, de un organismo a otro, y lo hace durante el proceso de división del núcleo y de la célula en su conjunto.

División celular. Las células se reproducen por división. En este caso, a partir de una célula se forman dos células hijas con el mismo conjunto de material hereditario contenido en los cromosomas que la célula madre. En las células somáticas, los cromosomas están representados por dos, los llamados cromosomas homólogos, que contienen genes alélicos (portadores de características opuestas, por ejemplo, color blanco y rojo de los pétalos de guisantes, etc.), características de dos pares parentales. En este sentido, en las células somáticas del cuerpo vegetal siempre hay un doble conjunto de cromosomas, denominado 2n. Los cromosomas tienen una individualidad distinta. La cantidad y calidad de los cromosomas es un rasgo característico de cada especie. Así, en las células de fresa el conjunto diploide de cromosomas es 14, (2n), en las células de la manzana - 34, en la alcachofa de Jerusalén - 102, etc.

Mitosis (cariocinesis)– la división de las células somáticas fue descrita por primera vez por E. Russov (1872) e I.D. Chistyakov (1874). Su esencia radica en que a partir de la célula madre, por división, se forman dos células hijas con el mismo conjunto de cromosomas. El ciclo celular consta de la interfase y la propia mitosis. Utilizando el método de microautorradiografía, se estableció que la más larga y compleja es la interfase, el período del núcleo "en reposo", porque Durante este período, el material nuclear se duplica. La interfase se divide en tres fases:

Q1 - presintético (su duración es de 4 a 6 horas);

S - sintético (10-20 horas);

Q2 - postsintético (2-5 horas).

Durante la fase Q1, se realizan preparativos para la reduplicación del ADN. Y en la fase S, se produce la reduplicación del ADN; la célula duplica su suministro de ADN. En la fase Q2 se forman enzimas y estructuras necesarias para iniciar la mitosis. Así, en la interfase, las moléculas de ADN de los cromosomas se dividen en dos hebras idénticas y los ARN mensajeros se ensamblan en su matriz. Este último transporta información sobre la estructura de proteínas específicas al citoplasma y, en el núcleo, cada una de las hebras de ADN completa la mitad faltante de su molécula. En este proceso de duplicación (reduplicación) aparece característica única ADN, que consiste en la capacidad del ADN de reproducirse con precisión. Las moléculas hijas de ADN resultantes se obtienen automáticamente como copias exactas de la molécula madre, porque durante la reduplicación, se agregan bases complementarias (A-T; G-C; etc.) del medio ambiente a cada mitad.

Durante la profase de la división mitótica, los cromosomas duplicados se hacen visibles. En metafase, todos se ubican en la zona ecuatorial, dispuestos en una fila. Se forman los filamentos del huso (a partir de microtúbulos que se conectan entre sí). La membrana nuclear y el nucléolo desaparecen. Los cromosomas engrosados ​​se dividen longitudinalmente en dos cromosomas hijos. Ésta es la esencia de la mitosis. Garantiza una distribución precisa de moléculas de ADN duplicadas entre las células hijas. Así, asegura la transmisión de información hereditaria cifrada en el ADN.

En la anafase, los cromosomas hijos comienzan a moverse hacia polos opuestos. En el centro aparecen los primeros fragmentos de la membrana celular (fragmoblasto).

Durante la telofase se produce la formación de núcleos en las células hijas. El contenido de la célula madre (orgánulo) se distribuye entre las células hijas resultantes. La membrana celular está completamente formada. Esto pone fin a la citocinesis (Fig. 17).

Meiosis - división de reducción Fue descubierto y descrito en los años 90 del siglo pasado por V.I. La esencia de la división es que a partir de una célula somática que contiene un juego de cromosomas 2n (doble, diploide), se forman cuatro células haploides, con "n", medio juego de cromosomas. Este tipo de división es compleja y consta de dos etapas. La primera es la reducción por cromosis. Los cromosomas duplicados se encuentran en la zona ecuatorial en pares (dos cromosomas homólogos paralelos). En este momento, puede ocurrir conjugación (acoplamiento) con cromosis, cruce (cruce) y, como resultado, puede ocurrir un intercambio de secciones de cromosis. Como resultado de esto, algunos de los genes de los cromosomas paternos pasan a formar parte de los cromosomas maternos y viceversa. La apariencia de ambos cromosomas no cambia como resultado de esto, pero su composición cualitativa se vuelve diferente. La herencia paterna y materna están redistribuidas y mezcladas.

En la anafase de la meiosis, los cromosomas homólogos, con la ayuda de los hilos del huso, se dispersan hacia los polos, en los que, después de un breve período de descanso (los hilos desaparecen, pero no se forma la partición entre nuevos núcleos), comienza el proceso de mitosis. comienza: la metafase, en la que todos los cromosomas se encuentran en el mismo plano y se produce su división longitudinal en los cromosomas hijos. Durante la anafase de la mitosis, con la ayuda de un huso, se dispersan hacia los polos, donde se forman cuatro núcleos y, como resultado, cuatro células haploides. En las células de algunos tejidos, durante su desarrollo, bajo la influencia de ciertos factores, se produce una mitosis incompleta y el número de cromosomas en los núcleos se duplica debido a que no divergen hacia los polos. Como resultado de tales perturbaciones de naturaleza natural o artificial, surgen organismos tetraploides y poliploides. Con la ayuda de la meiosis, se forman células sexuales: gametos, así como esporas, elementos de la reproducción sexual y asexual de las plantas (Fig. 18).

La amitosis es la división directa del núcleo. Durante la amitosis, el huso no se forma y la membrana nuclear no se desintegra, como durante la mitosis. Anteriormente, la amitosis se consideraba una forma primitiva de división. Ahora se ha establecido que está asociado con la degradación del organismo. Es una versión simplificada de una fisión nuclear más compleja. La amitosis se produce en las células y tejidos de la nucela, endospermo, parénquima del tubérculo, pecíolos de las hojas, etc.