Атомно ядро. Училищна енциклопедия Компонент на атомното ядро

хроматин

1) хетерохроматин;

2) еухроматин.

Хетерохроматин

Структурни

По избор

Еухроматин

а) хистонови протеини;

б) нехистонови протеини.

Йо Хистонови протеини (хистони

Йо Нехистонови протеини

Нуклеол

E Размер - 1-5 микрона.

ЁФорма - сферична.

Гранулиран компонент

Фибриларна

Ядрена обвивка

1. Външната ядрена мембрана (m. Nuclearis externa),

Вътрешна ядрена мембрана

ЁФункции:

Кариоплазма

Възпроизвеждане на клетки

Ядрени апарати

Ядрото присъства във всички еукариотни клетки, с изключение на зрелите еритроцити и ситовите тръби на растенията. Клетките обикновено имат едно ядро, но понякога се срещат многоядрени клетки.

Ядрото е сферично или овално.

В някои клетки се намират сегментирани ядра. Размерите на ядрата са от 3 до 10 микрона в диаметър. Ядрото е от съществено значение за живота на клетката. Той регулира дейността на клетката. Ядрото съхранява наследствена информация, съдържаща се в ДНК. Тази информация, благодарение на ядрото, се предава на дъщерните клетки по време на клетъчното делене. Ядрото определя специфичността на протеините, синтезирани в клетката. Ядрото съдържа много протеини, необходими за неговите функции. РНК се синтезира в ядрото.

Клетъчно ядросъстои се от мембрана, ядрен сок, едно или повече нуклеоли и хроматин.

Функционална роля ядрена обвивкае изолирането на генетичен материал (хромозоми)еукариотни клетки от цитоплазмата с присъщите й многобройни метаболитни реакции, както и регулиране на двустранните взаимодействия между ядрото и цитоплазмата. Ядрената обвивка се състои от две мембрани – външна и вътрешна, между които се намира перинуклеарно (перинуклеарно) пространство... Последните могат да комуникират с тубулите на цитоплазмения ретикулум. Външна мембранаядрената обвивка е в пряк контакт с цитоплазмата на клетката, има редица структурни характеристики, които позволяват да се припише на правилната мембранна EPR система. Върху него, както и върху мембраните на ергастоплазмата, са разположени голям брой рибозоми. Вътрешната мембрана на ядрената обвивка няма рибозоми на повърхността си, но е структурно свързана с ядрена ламина- фиброзният периферен слой на ядрения протеинов матрикс.

Ядрената обвивка съдържа ядрени пори 80-90 nm в диаметър, които се образуват поради множеството зони на сливане на две ядрени мембрани и представляват сякаш кръгли, през перфорации на цялата ядрена обвивка. Порите играят важна роля в транспортирането на вещества в и извън цитоплазмата. Комплекс с ядрени пори (NPK)с диаметър около 120 nm има специфична структура (състои се от повече от 1000 протеина - нуклеопорин, чиято маса е 30 пъти по-голяма от рибозомата), което показва сложен механизъм за регулиране на ядрено-цитоплазмените движения на вещества и структури. В процеса на ядрено-цитоплазмен транспорт ядрените пори функционират като своеобразно молекулярно сито, пропускайки пасивно частици с определен размер по градиент на концентрация (йони, въглехидрати, нуклеотиди, АТФ, хормони, протеини до 60 kDa). Порите не са постоянни образувания. Броят на порите се увеличава през периода на най-голяма ядрена активност. Броят на порите зависи от функционалното състояние на клетката. Колкото по-висока е синтетичната активност в клетката, толкова по-голям е техният брой. Смята се, че при по-ниските гръбначни животни в еритробластите, където интензивно се образува и натрупва хемоглобинът, има около 30 пори на 1 μm2 от ядрената обвивка. В зрелите еритроцити на посочените по-горе животни, които запазват ядрата си, остават до пет пори на 1 μg от мембраната, т.е. 6 пъти по-малко.

В района на първия комплекс, т.нар плътна плоча - протеиновият слой, който стои в основата на цялата вътрешна мембрана на ядрената обвивка. Тази структура изпълнява предимно поддържаща функция, тъй като в нейно присъствие формата на ядрото се запазва, дори ако и двете мембрани на ядрената обвивка са унищожени. Предполага се също, че редовната връзка с веществото на плътната плоча допринася за подреденото подреждане на хромозомите в интерфазното ядро.

Ядреният сок (кариоплазмаили матрица)- вътрешното съдържание на ядрото е разтвор на протеини, нуклеотиди, йони, по-вискозен от хиалоплазмата. Също така съдържа фибриларни протеини. Кариоплазмата съдържа нуклеоли и хроматин. Ядреният сок образува вътрешната среда на ядрото и следователно играе важна роля за осигуряване на нормалното функциониране на генетичния материал. Съставът на ядрения сок съдържа нишковиден,или фибрилар, протеини,с което е свързано изпълнението на поддържащата функция: матрицата съдържа и първичните продукти на транскрипция на генетична информация - хетеронуклеарна РНК (hnRNA), които също се обработват тук, превръщайки се в иРНК.

Нуклеол- задължителен компонент на ядрото, намира се в интерфазни ядра и са малки тела, сферични по форма. Ядрата са по-плътни от ядрото. В нуклеолите се осъществява синтез на рРНК, други видове РНК и образуването на субединици рибозома... Появата на нуклеоли е свързана с определени зони от хромозоми, наречени нуклеоларни организатори. Броят на нуклеолите се определя от броя на ядрените организатори. Те съдържат rRNA гени. RRNA гените заемат определени области (в зависимост от вида на животното) от една или няколко хромозоми (при хората 13-15 и 21-22 двойки) - нуклеоларни организатори, в областта на която се образуват нуклеоли. Такива области в метафазните хромозоми изглеждат като стеснения и се наричат вторични стеснения. С помощта на електронен микроскоп се откриват нишковидни и гранулирани компоненти в ядрото. Филаментозният (фибриларен) компонент е представен от комплекси от протеинови и гигантски молекули предшественици на РНК, от които след това се образуват по-малки зрели rRNA молекули. По време на узряването фибрилите се превръщат в рибонуклеопротеинови зърна (гранули), които представляват гранулирания компонент.

Хроматинови структури под формата на бучки,разпръснати в нуклеоплазмата са интерфазна форма на съществуване хромозомиклетки.

Рибозома - представлява закръглена рибонуклеопротеинова частица с диаметър 20-30 nm. Рибозомите се класифицират като немембранни клетъчни органели. Върху рибозомите аминокиселинните остатъци се комбинират в полипептидни вериги (протеинов синтез). Рибозомите са много малки и многобройни.

Състои се от малки и големи субединици, комбинацията от които се случва в присъствието на месинджърна (информационна) РНК (иРНК). Малката субединица включва протеинови молекули и една молекула рибозомна РНК (рРНК), втората съдържа протеини и три rRNA молекули. Протеин и рРНК по тегло в равни количества участват в образуването на рибозоми. рРНК се синтезира в нуклеола.

Една тРНК молекула обикновено комбинира няколко рибозоми като низ от мъниста. Тази структура се нарича полизома.Полизомите са свободно разположени в основното вещество на цитоплазмата или са прикрепени към мембраните на грубия цитоплазмен ретикулум. И в двата случая те служат като места за активен протеинов синтез. Сравнението на съотношението на броя на свободните и мембранно прикрепени полизоми в ембрионални недиференцирани и туморни клетки, от една страна, и в специализирани клетки на възрастен организъм, от друга, доведе до заключението, че протеините за собствени нужди ( за "домашна" употреба) се образуват върху полизомите на хиалоплазмата на тази клетка, докато протеините се синтезират върху полизомите на гранулираната мрежа, които се отстраняват от клетката и се използват за нуждите на тялото (например храносмилателни ензими , протеини на майчиното мляко). Рибозомите могат да бъдат свободно разположени в цитоплазмата или да бъдат свързани с ендоплазмения ретикулум, като част от грубия EPS.Протеини, образувани върху рибозомите, свързани с EPS мембраната, обикновено влизат в EPS цистерните. Протеините, синтезирани върху свободните рибозоми, остават в хиалоплазмата. Например, хемоглобинът в еритроцитите се синтезира върху свободни рибозоми. Рибозомите също присъстват в митохондриите, пластидите и прокариотните клетки.

Предишен11121314151617181920212223242526Следващ

ВИЖ ПОВЕЧЕ:

Структура и химичен състав на ядрото

Ядрото включва хроматин, нуклеол, кариоплазма (нуклеоплазма), ядрена обвивка.

В клетка, която се дели, в повечето случаи има едно ядро, но има клетки, които имат две ядра (20% от чернодробните клетки са двуядрени), както и многоядрени (остеокласти от костна тъкан).

ЁРазмери - варират от 3-4 до 40 микрона.

Всеки тип клетка се характеризира с постоянно съотношение на обема на ядрото към обема на цитоплазмата. Това съотношение се нарича индекс на Гертвинг. В зависимост от стойността на този индекс клетките са разделени на две групи:

1. ядрен – по-важен е индексът на Гертвинг;

2. цитоплазмен – индексът на Götwing е с незначителни стойности.

ЁФорма - може да бъде сферична, пръчковидна, бобовидна, пръстеновидна, сегментирана.

ЁЛокализация - ядрото винаги е локализирано на определено място в клетката. Например, в цилиндричните клетки на стомаха, той е в базално положение.

Ядрото в клетката може да бъде в две състояния:

а) митотичен (по време на деленето);

б) интерфаза (между деления).

В жива клетка интерфазното ядро ​​изглежда като оптически празно, намира се само ядрото. Структурите на ядрото под формата на нишки, зърна могат да се наблюдават само когато върху клетката действат увреждащи фактори, когато тя преминава в състояние на паранекроза (гранично състояние между живота и смъртта). От това състояние клетката може да се върне към нормалния живот или да умре. След клетъчната смърт морфологично се разграничават следните промени в ядрото:

1) кариопикноза - уплътняване на ядрото;

2) кариорексис - разлагане на ядрото;

3) кариолиза - разтваряне на ядрото.

Функции: 1) съхранение и предаване на генетична информация,

2) биосинтеза на протеини, 3) образуване на рибозомни субединици.

хроматин

Хроматинът (от гръцки chroma - цвят на боята) е основната структура на интерфазното ядро, което е много добре оцветено с основни багрила и определя хроматиновия модел на ядрото за всеки тип клетка.

Поради способността да се оцветява добре с различни багрила, и особено с основните, този компонент на ядрото се нарича "хроматин" (Flemming 1880).

Хроматинът е структурен аналог на хромозомите и в интерфазното ядро ​​е ДНК-носещи тела.

Два вида хроматин се разграничават морфологично:

1) хетерохроматин;

2) еухроматин.

Хетерохроматин(хетерохроматин) съответства на хромозомни области, частично кондензирани в интерфазата и е функционално неактивен. Този хроматин оцветява много добре и може да се види на хистологични препарати.

Хетерохроматинът от своя страна се разделя на:

1) структурни; 2) по избор.

СтруктурниХетерохроматинът представлява участъци от хромозоми, които са постоянно в кондензирано състояние.

По изборхетерохроматинът е хетерохроматин, способен да декондензира и да се превръща в еухроматин.

Еухроматин- това са хромозоми, декондензирани в интерфаза. Това е работещ, функционално активен хроматин. Този хроматин не е оцветен и не се открива върху хистологични препарати.

По време на митоза целият еухроматин се кондензира колкото е възможно повече и е част от хромозомите. През този период хромозомите не изпълняват никакви синтетични функции. В тази връзка хромозомите на клетките могат да бъдат в две структурни и функционални състояния:

1) активни (работещи), понякога са частично или напълно декондензирани и с тяхното участие в ядрото протичат процесите на транскрипция и редупликация;

2) неактивни (неработещи, метаболитна латентност), когато са максимално кондензирани, изпълняват функцията на разпространение и пренасяне на генетичен материал към дъщерните клетки.

Понякога, в някои случаи, цялата хромозома по време на интерфазния период може да остане в кондензирано състояние, докато изглежда като гладък хетерохроматин. Например, една от Х хромозомите на соматичните клетки на женското тяло е обект на хетерохроматизация в началните етапи на ембриогенезата (по време на разцепването) и не функционира. Този хроматин се нарича полов хроматин или тела на Бар.

В различните клетки половият хроматин има различен вид:

а) при неутрофилни левкоцити - вид бутче;

б) в епителните клетки на лигавицата - вид полусферична бучка.

Определянето на половия хроматин се използва за установяване на генетичния пол, както и за определяне на броя на X хромозомите в кариотипа на индивида (той е равен на броя на телата на половия хроматин + 1).

Електронно микроскопските изследвания показват, че препарати от изолиран интерфазен хроматин съдържат елементарни хромозомни фибрили с дебелина 20-25 nm, които се състоят от фибрили с дебелина 10 nm.

Химически хроматиновите фибрили са сложни комплекси от дезоксирибонуклеопротеини, които включват:

б) специални хромозомни протеини;

Количественото съотношение на ДНК, протеин и РНК е 1: 1,3: 0,2. Делът на ДНК в хроматиновия препарат е 30-40%. Дължината на отделните линейни ДНК молекули варира в индиректен диапазон и може да достигне стотици микрометри и дори сантиметри. Общата дължина на ДНК молекулите във всички хромозоми на една човешка клетка е около 170 cm, което съответства на 6x10-12g.

Хроматиновите протеини съставляват 60-70% от сухото му тегло и са представени в две групи:

а) хистонови протеини;

б) нехистонови протеини.

Йо Хистонови протеини (хистони) - алкалните протеини, съдържащи основни аминокиселини (главно лизин, аргинин) са подредени неравномерно под формата на блокове по дължината на молекулата на ДНК. Един блок съдържа 8 хистонови молекули, които образуват нуклеозома. Нуклеозомата е с размер около 10 nm. Нуклеозомата се образува чрез уплътняване и свръхнавиване на ДНК, което води до скъсяване на дължината на хромозомния фибрил с около 5 пъти.

Йо Нехистонови протеинисъставляват 20% от количеството на хистоните и в интерфазните ядра образуват структурна мрежа вътре в ядрото, която се нарича ядрен протеинов матрикс. Тази матрица представлява гръбнака, който определя морфологията и метаболизма на ядрото.

Перихроматиновите фибрили имат дебелина 3-5 nm, гранулите имат диаметър 45 nm и интерхроматиновите гранули имат диаметър 21-25 nm.

Нуклеол

Ядрото (nucleolus) е най-плътната структура на ядрото, която е ясно видима в жива неоцветена клетка и е производно на хромозомата, един от нейните локуси с най-висока концентрация и активен синтез на РНК в интерфазата, но не е независима структура или органела.

E Размер - 1-5 микрона.

ЁФорма - сферична.

Ядрото има хетерогенна структура. В светлинен микроскоп се вижда неговата фино-влакнеста организация.

Електронната микроскопия открива два основни компонента:

а) гранулиран; б) фибриларна.

Гранулиран компонентпредставени от гранули с диаметър 15-20 nm, това са зреещи рибозомни субединици. Понякога гранулираният компонент образува нишковидни структури - нуклеолонеми, с дебелина около 0,2 микрона. Зърнестият компонент е локализиран по периферията.

Фибриларнакомпонентът е рибонуклеопротеинови вериги на рибозомни прекурсори, които са концентрирани в централната част на ядрото.

Ултраструктурата на нуклеолите зависи от активността на синтеза на РНК: при високо ниво на синтез в ядрото се откриват голям брой гранули, когато синтезът спре, броят на гранулите намалява и нуклеолите се превръщат в плътни фибриларни въжета на базофилна природа.

Ядрена обвивка

Ядрената обвивка (нуклолема) се състои от:

Физика на атомното ядро. Състав на ядрото.

Външната ядрена мембрана (m. Nuclearis externa),

2.Вътрешна мембрана (m. Nuclearis interna), които са разделени от перинуклеарното пространство или цистерна на ядрената мембрана (cisterna nucleolemmae), широка 20-60 nm.

Всяка мембрана е с дебелина 7-8 nm. Като цяло ядрената обвивка прилича на куха двуслойна торбичка, която отделя съдържанието на ядрото от цитоплазмата.

Външна мембрана на ядрената обвивка, който е в пряк контакт с цитоплазмата на клетката, има редица структурни характеристики, които позволяват да се припише на действителната мембранна система на ендоплазмения ретикулум. Тези характеристики включват: наличието на множество полирибозоми от страната на хиалоплазмата, а самата външна ядрена мембрана може директно да премине в мембраните на гранулирания ендоплазмен ретикулум. Повърхността на външната ядрена мембрана в повечето животински и растителни клетки не е гладка и образува различни по големина израстъци към цитоплазмата под формата на везикули или дълги тръбести образувания.

Вътрешна ядрена мембранасвързани с хромозомния материал на ядрото. От страната на кариоплазмата, така нареченият фибриларен слой, състоящ се от фибрили, е в съседство с вътрешната ядрена мембрана, но не е характерен за всички клетки.

Ядрената обвивка не е непрекъсната. Най-характерните структури на ядрената обвивка са ядрените пори. Ядрените пори се образуват от сливането на две ядрени мембрани. В този случай се образуват заоблени проходни отвори (перфорации, annulus pori), които имат диаметър около 80-90 nm. Тези отвори на ядрената обвивка са изпълнени със сложни кълбовидни и фибриларни структури. Комбинацията от мембранни перфорации и тези структури се нарича комплекс на порите (complexus pori). Порният комплекс се състои от три реда гранули, по осем парчета във всеки ред, диаметърът на гранулите е 25 nm, от тези гранули се простират фибриларни процеси. Гранулите са разположени на границата на дупката в ядрената обвивка: един ред лежи отстрани на ядрото, вторият от страната на цитоплазмата, а третият в централната част на пората. Влакната, простиращи се от периферните гранули, могат да се сближат в центъра и да създадат сякаш преграда, диафрагма през порите (diaphragma pori). Размерите на порите на дадена клетка обикновено са стабилни. Броят на ядрените пори зависи от метаболитната активност на клетките: колкото по-интензивни са синтетичните процеси в клетката, толкова повече пори има на единица повърхност на клетъчното ядро.

ЁФункции:

1. Бариера – отделя съдържанието на ядрото от цитоплазмата, ограничава свободния транспорт на макромолекули между ядрото и цитоплазмата.

2. Създаване на интрануклеарен ред – фиксиране на хромозомен материал в триизмерния лумен на ядрото.

Кариоплазма

Кариоплазмата е течната част на ядрото, в която са разположени ядрените структури; тя е аналог на хиалоплазмата в цитоплазмената част на клетката.

Възпроизвеждане на клетки

Едно от най-важните биологични явления, което отразява общите закономерности и е съществено условие за съществуването на биологичните системи за достатъчно дълъг период от време, е възпроизвеждането (възпроизвеждането) на техния клетъчен състав. Възпроизвеждането на клетките, според клетъчната теория, се извършва чрез разделяне на оригинала. Тази позиция е една от основните в клетъчната теория.

Ядро (ядро) на клетка

ОСНОВНИ ФУНКЦИИ

хроматин -

хромозоми

които включват:

- хистонови протеини

- малки количества РНК;

Ядрена матрица

Състои се от 3 компонента:

стилизиране на ядрената обвивка.

Какво е ядрото - то е в биологията: свойства и функции

Вътреядрена мрежа (скелет).

3. "Остатъчен" нуклеол.

Състои се от:

- външна ядрена мембрана;

нуклеоплазма (кариоплазма)- течният компонент на ядрото, в който се намират хроматин и нуклеоли. Съдържа вода и номер

Нуклеол

Дата на публикуване: 2015-02-03; Прочетено: 1053 | Нарушаване на авторски права на страницата

Ядро (ядро) на клетка- система за генетично определяне и регулиране на протеиновия синтез.

ОСНОВНИ ФУНКЦИИ

● съхраняване и поддържане на наследствена информация

● внедряване на наследствена информация

Ядрото се състои от хроматин, нуклеол, кариоплазма (нуклеоплазма) и ядрената обвивка, която го отделя от цитоплазмата.

хроматин -това са зони от плътна материя в ядрото, които

добре възприема различни багрила, особено основни.

В неделящите се клетки хроматинът се намира под формата на бучки и гранули, което е интерфазна форма на съществуването на хромозоми.

хромозоми- хроматинови фибрили, които са сложни комплекси от дезоксирибонуклеопротеини (DNP), в състава

които включват:

- хистонови протеини

- нехистонови протеини - съставляват 20%, това са ензими, които изпълняват структурни и регулаторни функции;

- малки количества РНК;

- малки количества липиди, полизахариди, метални йони.

Ядрена матрица- е рамкова вътрешноядрена система

моята, обединяващата база за хроматин, ядро, ядрена обвивка. Тази структурна мрежа е гръбнакът, който определя морфологията и метаболизма на ядрото.

Състои се от 3 компонента:

1. Ламина (A, B, C) - периферен фибриларен слой, под-

стилизиране на ядрената обвивка.

2. Вътреядрена мрежа (скелет).

3. "Остатъчен" нуклеол.

Ядрена обвивка (кариолема)- Това е обвивката, която отделя съдържанието на ядрото от цитоплазмата на клетката.

Състои се от:

- външна ядрена мембрана;

- вътрешната ядрена мембрана, между която е разположено перинуклеарното пространство;

- двумембранната ядрена обвивка има пори комплекс.

нуклеоплазма (кариоплазма)- течният компонент на ядрото, в който се намират хроматин и нуклеоли.

Ядро. Компоненти на ядрото

Съдържа вода и номер

вещества, разтворени и суспендирани в него: РНК, гликопротеини,

йони, ензими, метаболити.

Нуклеол- най-плътната структура на ядрото, образувана от специализирани зони - бримки от хромозоми, които се наричат ​​нуклеоларни организатори.

Има 3 компонента на ядрото:

1. Фибриларният компонент е първичният rRNA транскрипт.

2. Гранулираният компонент е натрупване на предварително

процесии на рибозомни субединици.

3. Аморфен компонент - области на ядрения организатор,

Дата на публикуване: 2015-02-03; Прочетено: 1052 | Нарушаване на авторски права на страницата

studopedia.org - Studopedia.Org - 2014-2018. (0,001 s) ...

Ядрото като основен регулаторен компонент на клетката. Неговата структура и функция.

Ядрото е съществена част от еукариотните клетки. Това е основният регулаторен компонент на клетката. Той отговаря за съхранението и предаването на наследствена информация, контролира всички метаболитни процеси в клетката ... Не органоид, а компонент на клетката.

Ядрото се състои от:

1) ядрената обвивка (ядрена мембрана), през порите на която се осъществява обменът между клетъчното ядро ​​и цитоплазмата.

2) ядреният сок или кариоплазмата е полутечна, слабо оцветена плазмена маса, която запълва всички ядра на клетката и съдържа останалите компоненти на ядрото;

3) хромозоми, които се виждат в неделящото се ядро ​​само с помощта на специални микроскопски методи. Наборът от хромозоми на клетката се нарича k ариотип.Хроматинът върху оцветените клетъчни препарати е мрежа от тънки нишки (фибрили), малки гранули или бучки.

4) едно или повече сферични тела - нуклеоли, които са специализирана част от клетъчното ядро ​​и са свързани със синтеза на рибонуклеинова киселина и протеини.

две състояния на ядрото:

1. интерфазно ядро ​​- има ядра. черупка - кариолема.

2. ядрото при клетъчно делене. само хроматинът присъства в различно състояние.

нуклеолите включват две зони:

1.вътрешни - фибриларни - протеинови молекули и пре РНК

2. външни - гранулирани - образуват рибозомни субединици.

Мембраната на ядрото се състои от две мембрани, разделени от перинуклеарното пространство. И двете са пропити с множество пори, благодарение на които е възможен обмен на вещества между ядрото и цитоплазмата.

Основните компоненти на ядрото са хромозоми, образувани от ДНК молекула и различни протеини. В светлинен микроскоп те са ясно различими само през периода на клетъчно делене (митоза, мейоза). В неделяща се клетка хромозомите изглеждат като дълги тънки нишки, разпределени в целия обем на ядрото.

Основните функции на клетъчното ядро ​​са както следва:

1. хранилище за данни;
2. трансфер на информация в цитоплазмата с помощта на транскрипция, т.е. синтез на носеща информация i-RNA;
3. прехвърляне на информация към дъщерните клетки по време на репликация - делене на клетки и ядра.
4. регулира биохимичните, физиологичните и морфологичните процеси в клетката.

В ядрото се случва репликация- удвояване на ДНК молекулите, и транскрипция- синтез на РНК молекули върху ДНК матрица. В ядрото синтезираните РНК молекули претърпяват някои модификации (напр. снажданенезначителни, безсмислени области се изключват от молекулите на информационната РНК), след което влизат в цитоплазмата ... Сглобяване на рибозомисе среща и в ядрото, в специални образувания, наречени нуклеоли. Отделението за ядрото - кариотеката - се образува поради разширяването и сливането на цистерните на ендоплазмения ретикулум един с друг по такъв начин, че ядрото има двойни стени поради тесните отделения на ядрената обвивка, която го заобикаля. Кухината на ядрената обвивка се нарича - луменили перинуклеарно пространство... Вътрешната повърхност на ядрената обвивка е покрита с ядрено тяло ламина- твърда протеинова структура, образувана от протеини-ламини, към които са прикрепени вериги от хромозомна ДНК. На места вътрешната и външната мембрани на ядрената обвивка се сливат и образуват т. нар. ядрени пори, през които се осъществява материален обмен между ядрото и цитоплазмата.

12. Двумембранни органели (митохондрии, пластиди). Тяхната структура и функция.

митохондриите - Това са структури със заоблена или пръчковидна, често разклонена форма, с дебелина 0,5 µm и обикновено с дължина до 5-10 µm.

Митохондриалната мембрана се състои от две мембрани, които се различават по химичен състав, набор от ензими и функции. Вътрешна мембранаобразува инвагинация с форма на лист (crista) или тръбеста (тубулна) форма. Пространството, ограничено от вътрешната мембрана е матрица органели... В него с помощта на електронен микроскоп се откриват зърна с диаметър 20-40 nm. Те съхраняват калциеви и магнезиеви йони, както и полизахариди като гликоген.
Матрицата съдържа собствения на органелата апарат за биосинтеза на протеини. Представлява се от 2-6 копия на кръгла ДНК молекула, лишена от хистони (като при прокариотите), рибозоми, набор от транспортна РНК (tRNA), ензими за редупликация на ДНК, транскрипция и транслация на наследствена информация. Главна функциямитохондриите се състои в ензимно извличане на енергия от определени химични вещества (чрез тяхното окисляване) и натрупване на енергия в биологично използваема форма (чрез синтеза на молекули аденозин трифосфат-АТФ). По принцип този процес се нарича окислително фосфорилиране. Сред страничните функции на митохондриите може да се посочи участието в синтеза на стероидни хормони и някои аминокиселини (глутаминова).

Пластиди - това са полуавтономни (могат да съществуват относително автономно от ядрената ДНК на клетката) две мембранни органели, характерни за фотосинтезиращите еукариотни организми. Има три основни типа пластиди: хлоропласти, хромопласти и левкопласти.Съвкупността от пластиди в клетката се наричапластидом . Всеки от тези видове при определени условия може да се трансформира един в друг. Подобно на митохондриите, пластидите съдържат свои собствени ДНК молекули. Следователно те също са в състояние да се възпроизвеждат независимо от клетъчното делене. Пластидите са характерни само за растителните клетки.

Хлоропласти.Дължината на хлоропластите варира от 5 до 10 микрона, диаметърът е от 2 до 4 микрона. Хлоропластите са ограничени от две мембрани. Външната мембрана е гладка, вътрешната има сложна нагъната структура. Най-малката гънка се нарича t илакоид... Група от тилакоиди, подредени като купчина монети, се нарича g рана... Зърната са свързани помежду си чрез сплескани канали - ламели.Фотосинтетичните пигменти и ензими са вградени в тилакоидните мембрани, които осигуряват синтеза на АТФ. Основният фотосинтетичен пигмент е хлорофилът, който определя зеления цвят на хлоропластите.

Вътрешното пространство на хлоропластите е запълнено строма... Стромата съдържа кръгла "гола" ДНК, рибозоми, ензими от цикъла на Калвин и нишестени зърна. Във всеки тилакоид има протонен резервоар и H + се натрупва. Хлоропластите, подобно на митохондриите, са способни на автономно възпроизвеждане чрез разделяне на две. Хлоропластите на нисшите растения се наричат хроматофори.

Левкопласти... Външната мембрана е гладка, вътрешната образува няколко тилакоида. Стромата съдържа кръгова "гола" ДНК, рибозоми, ензими за синтез и хидролиза на резервни хранителни вещества. Няма пигменти. Особено много левкопласти имат клетки от подземни растителни органи (корени, грудки, коренища и др. .). Амилопласти-синтезират и натрупват нишесте , елиопласти- масла , протеинопласти- протеини. В един и същ левкопласт могат да се натрупват различни вещества.

Хромопласти.Външната мембрана е гладка, вътрешната или също гладка, или образува единични тилакоиди. Стромата съдържа кръгова ДНК и пигменти - каротеноидипридавайки на хромопластите жълт, червен или оранжев цвят. Формата на натрупване на пигмент е различна: под формата на кристали, разтворени в липидни капки и др. Хромопластите се считат за крайния етап от развитието на пластидите.

Пластидите могат взаимно да се трансформират един в друг: левкопласти - хлоропласти - хромопласти.

Едномембранни органели (EPS, апарат на Голджи, лизозоми). Тяхната структура и функция.

Тръбнаи вакуоларна системаобразуван от комуникиращи или отделни тръбни или сплескани (цистерни) кухини, ограничени от мембрани и разпръснати в цитоплазмата на клетката. В наименуваната система има грубои гладък цитоплазмен ретикулум... Особеността на структурата на грубата мрежа е, че тя е прикрепена към своите мембрани чрез полис. Поради това той изпълнява функцията да синтезира определена категория протеини, главно отстранени от клетката, например секретирани от клетките на жлезата. В областта на грубата мрежа се образуват протеини и липиди на цитоплазмените мембрани, както и тяхното сглобяване. Цистерните от груба мрежа, плътно опаковани в слоеста структура, са местата на най-активния протеинов синтез и се наричат ергастоплазма.

Мембраните на гладкия цитоплазмен ретикулум са лишени от полизоми. Функционално тази мрежа е свързана с обмена на въглехидрати, мазнини и други непротеинови вещества, като стероидни хормони (в половите жлези, кората на надбъбречната жлеза). Движението на веществата, по-специално на материала, секретиран от жлезистата клетка, се осъществява по каналите и цистерните от мястото на синтез до зоната на опаковане в гранули. В области на чернодробни клетки, богати на структури от гладка мрежа, вредни токсични вещества, някои лекарства (барбитурати) се унищожават и обезвреждат. Във везикулите и тубулите на гладката мрежа от набраздени мускули се съхраняват (отлагат) калциеви йони, които играят важна роля в процеса на свиване.

комплекс Голджи-е купчина плоски мембранни торбички, които се наричат казанчета... Резервоарите са напълно изолирани един от друг и не се свързват помежду си. От цистерните по краищата се разклоняват множество тръби и мехурчета. От време на време от EPS се отделят вакуоли (мехурчета) със синтезирани вещества, които се придвижват към комплекса на Голджи и се свързват с него. Веществата, синтезирани в EPS, стават по-сложни и се натрупват в комплекса Голджи. Функции на комплекса Голджи :1- В резервоарите на комплекса Голджи се извършва по-нататъшно химическо преобразуване и усложняване на веществата, получени от EPS. Например, образуват се вещества, които са необходими за обновяването на клетъчната мембрана (гликопротеини, гликолипиди), полизахариди.

2- В комплекса Голджи има натрупване на вещества и тяхното временно "съхранение"

3- Образуваните вещества се "опаковат" в мехурчета (във вакуоли) и в тази форма се движат през клетката.

4- В комплекса на Голджи се образуват лизозоми (сферични органели с разцепващи ензими).

лизозоми- малки сферични органели, чиито стени са образувани от единична мембрана; съдържат литични(разцепващи) ензими. Първо, лизозомите, които са отделени от комплекса на Голджи, съдържат неактивни ензими. При определени условия техните ензими се активират. Когато лизозомата се слее с фагоцитна или пиноцитна вакуола, се образува храносмилателна вакуола, в която се извършва вътреклетъчното смилане на различни вещества.

Функции на лизозомите :1- Извършва се разлагане на веществата, абсорбирани в резултат на фагоцитоза и пиноцитоза. Биополимерите се разграждат до мономери, които влизат в клетката и се използват за нейните нужди.

Ядрото и неговите структурни компоненти

Например, те могат да се използват за синтез на нови органични вещества или могат да бъдат допълнително разградени, за да генерират енергия.

2- Унищожаване на стари, повредени, излишни органели. Разделянето на органелите може да се случи и по време на клетъчно гладуване.

Вакуоли- сферични едномембранни органели, които са резервоари на вода и разтворени в нея вещества. Вакуолите включват: фагоцитни и пиноцитни вакуоли, храносмилателни вакуоли, везикули, отделящи се от EPS и комплекса на Голджи. Вакуолите на животинската клетка са малки, многобройни, но обемът им не надвишава 5% от общия обем на клетката. Основната им функция - транспортиране на вещества през клетката, осъществяване на връзката между органелите.

В растителната клетка вакуолите представляват до 90% от обема.

В зряла растителна клетка една вакуола заема централна позиция. Мембраната на вакуолата на растителната клетка е тонопласт, съдържанието му е клетъчен сок. Функциите на вакуолите в растителната клетка: поддържане на клетъчната мембрана в напрежение, натрупване на различни вещества, включително отпадъчни продукти на клетката. Вакуолите доставят вода за фотосинтетичните процеси. Може да включва:

- резервни вещества, които могат да бъдат използвани от самата клетка (органични киселини, аминокиселини, захари, протеини). - вещества, които се отстраняват от клетъчния метаболизъм и се натрупват във вакуоли (феноли, танини, алкалоиди и др.) - фитохормони, фитонциди,

- пигменти (багрила), които придават на клетъчния сок лилаво, червено, синьо, виолетово, а понякога и жълто или кремаво. Именно пигментите на клетъчния сок оцветяват венчелистчетата на цветя, плодове, корени

14. Немембранни органели (микротубули, клетъчен център, рибозоми). Тяхната структура и функция.Рибозома - немембранен клетъчен органоид, който осъществява биосинтеза на протеини. Състои се от две субединици - малка и голяма. Рибозомата се състои от 3-4 r-RNA молекули, които образуват нейната рамка, и няколко десетки молекули от различни протеини. Рибозомите се синтезират в нуклеола. В клетката рибозомите могат да бъдат разположени на повърхността на гранулирания EPS или в хиалоплазмата на клетката под формата на полизома. полизома -това е комплекс от i-RNA и няколко рибозоми, които четат информация от него. Функция рибозома- протеинова биосинтеза. Ако рибозомите са разположени върху EPS, то протеините, които те синтезират, се използват за нуждите на целия организъм, рибозомите на хиалоплазмата синтезират протеини за нуждите на самата клетка. Рибозомите на прокариотните клетки са по-малки от рибозомите на еукариотите. Същите малки рибозоми се намират в митохондриите и пластидите.

Микротубули - кухи цилиндрични клетъчни структури, състоящи се от нередуцирания протеин тубулин. Микротубулите не са в състояние да се свиват. Стените на микротубулата са образувани от 13 филамента тубулинов протеин. Микротубулите са разположени в дебелината на хиалоплазмата на клетките.

Реснички и флагели - органели на движение. Главна функция - движение на клетки или движение по протежение на клетките на околната течност или частици. В многоклетъчния организъм ресничките са характерни за епитела на дихателните пътища, фалопиевите тръби и жгутиците - за сперматозоидите. Ресничките и жгутиците се различават само по размер - флагелите са по-дълги. Те се основават на микротубули, подредени по системата 9 (2) + 2. Това означава, че 9 двойни микротубули (дублети) образуват стената на цилиндър, в центъра на който има 2 единични микротубули. Базалните телца са опората на ресничките и флагела. Базалното тяло има цилиндрична форма, образувано от 9 триплета (триплета) микротубули, в центъра на базалното тяло няма микротубули.

кл дточен център — митотичният център, постоянната структура на почти всички животински и някои растителни клетки, определя полюсите на делящата се клетка (виж Митоза) . Клетъчният център обикновено се състои от две центриоли - плътни гранули с размери 0,2-0,8 μm,разположени под прав ъгъл един спрямо друг. Когато се формира митотичният апарат, центриолите се разминават към полюсите на клетката, определяйки ориентацията на вретеното на клетъчното делене. Следователно по-правилно е К. в. повикване митотичен център, отразявайки това неговото функционално значение, особено след като само в някои клетки To. c. разположен в центъра му. В хода на развитието на организма се променят и двете позиции на To. C.. в клетките и неговата форма. По време на клетъчното делене всяка от дъщерните клетки получава двойка центриоли. Процесът на тяхното удвояване се случва по-често в края на предишното клетъчно делене. Появата на редица патологични форми на клетъчно делене е свързана с анормално делене на To.C.

Много преди появата на надеждни данни за вътрешната структура на всички неща, гръцките мислители са си представяли материята под формата на най-малките огнени частици, които са били в постоянно движение. Вероятно това виждане за световния ред на нещата е изведено от чисто логически изводи. Въпреки известна наивност и абсолютна липса на доказателства за това твърдение, то се оказа вярно. Въпреки че учените успяха да потвърдят смелото предположение само двадесет и три века по-късно.

Структурата на атомите

В края на 19 век са изследвани свойствата на разрядна тръба, през която е пропускан ток. Наблюденията показват, че в този случай се излъчват два потока от частици:

Отрицателните частици на катодните лъчи се наричат ​​електрони. Впоследствие частици със същото съотношение заряд към маса бяха открити в много процеси. Електроните изглеждаха като универсални съставни части на различни атоми, доста лесно разделени, когато йони и атоми бяха бомбардирани.

Частиците, носещи положителен заряд, изглеждаха фрагменти от атоми, след като загубиха един или повече електрони. Всъщност положителните лъчи са групи от атоми, лишени от отрицателни частици и в резултат на което имат положителен заряд.

Моделът на Томпсън

Въз основа на експерименти беше установено, че положителните и отрицателните частици представляват същността на атома, са неговите компоненти. Английският учен Дж. Томсън предложи своята теория. Според него структурата на атома и атомното ядро ​​е вид маса, в която отрицателните заряди са притиснати в положително заредена топка, като стафиди в торта. Компенсацията на заряда направи тортата електрически неутрална.

Моделът на Ръдърфорд

Младият американски учен Ръдърфорд, анализирайки следите, останали след алфа-частиците, стига до заключението, че моделът на Томпсън е несъвършен. Някои алфа частици бяха отклонени под малки ъгли - 5-10 o. В редки случаи алфа-частиците се отклоняват под големи ъгли от 60-80 o, а в изключителни случаи ъглите са много големи - 120-150 o. Моделът на Томпсън за атома не може да обясни такава разлика.

Ръдърфорд предлага нов модел за обяснение на структурата на атома и атомното ядро. Физиката на процеса твърди, че атомът трябва да е 99% празен, с малко ядро ​​и електрони, които орбитират около него.

Той обяснява отклоненията при удари с факта, че частиците на атома имат свои собствени електрически заряди. Под въздействието на бомбардиране на заредени частици атомните елементи се държат като обикновени заредени тела в макрокосмоса: частиците с еднакви заряди се отблъскват, а тези с противоположни заряди се привличат.

Състояние на атомите

В началото на миналия век, когато бяха пуснати първите ускорители на частици, всички теории, обясняващи структурата на атомното ядро ​​и самия атом, чакаха експериментална проверка. По това време взаимодействията на алфа и бета лъчите с атомите вече са били обстойно проучени. До 1917 г. се смяташе, че атомите са или стабилни, или радиоактивни. Стабилните атоми не могат да се разделят, разпадането на радиоактивните ядра не може да се контролира. Но Ръдърфорд успя да опровергае това мнение.

Първият протон

През 1911 г. Е. Ръдърфорд излага идеята, че всички ядра се състоят от едни и същи елементи, в основата на които е водородният атом. Тази идея на учения е породена от важно заключение от предишни изследвания на структурата на материята: масите на всички химични елементи са разделени без остатък на масата на водорода. Новото предположение отвори безпрецедентни възможности, позволявайки да се види структурата на атомното ядро ​​по нов начин. Ядрените реакции трябваше да потвърдят или опровергаят новата хипотеза.

Експериментите са проведени през 1919 г. с азотни атоми. Като ги бомбардира с алфа частици, Ръдърфорд постигна невероятен резултат.

N атомът абсорбира алфа частица, след това се превръща в кислороден атом O 17 и излъчва водородно ядро. Това беше първото изкуствено преобразуване на атом от един елемент в друг. Такъв опит вдъхна надежда, че структурата на атомното ядро ​​и физиката на съществуващите процеси позволяват да се извършват други ядрени трансформации.

Ученият използва в своите експерименти метода на сцинтилацията - светкавицата. По честотата на изригвания той направи изводи за състава и структурата на атомното ядро, за характеристиките на произведените частици, за тяхната атомна маса и сериен номер. Неизвестната частица е наречена от Ръдърфорд протон. Имаше всички характеристики на водороден атом, лишен от единствения си електрон – единичен положителен заряд и съответната маса. Така беше доказано, че протонът и водородното ядро ​​са една и съща частица.

През 1930 г., когато са построени и пуснати първите големи ускорители, моделът на Ръдърфорд на атома е проверен и доказан: всеки водороден атом се състои от самотен електрон, чиято позиция не може да бъде определена, и свободен атом със самотен положителен протон вътре . Тъй като протоните, електроните и алфа-частиците могат да долитат от атома по време на бомбардирането, учените смятат, че те са компонентите на всяко ядро ​​на атома. Но такъв модел на атома на ядрото изглеждаше нестабилен - електроните бяха твърде големи, за да се поберат в ядрото, освен това имаше сериозни трудности, свързани с нарушаването на закона за импулса и запазването на енергията. Тези два закона, като строги счетоводители, казват, че инерцията и масата при бомбардиране изчезват в неизвестна посока. Тъй като тези закони бяха общоприети, трябваше да се намери обяснение за подобен теч.

Неутрони

Учени от цял ​​свят са провели експерименти, насочени към откриване на нови съставни ядра на атомите. През 30-те години на миналия век немските физици Бекер и Боте бомбардират берилиевите атоми с алфа частици. В този случай беше записано неизвестно излъчване, което беше решено да се нарече G-лъчи. Подробни проучвания разказаха за някои от характеристиките на новите лъчи: те можеха да се разпространяват строго по права линия, не взаимодействаха с електрически и магнитни полета и имаха висока проникваща способност. По-късно частиците, които образуват този вид излъчване, са открити при взаимодействието на алфа частиците с други елементи – бор, хром и др.

Хипотезата на Чадуик

Тогава Джеймс Чадуик, колега и ученик на Ръдърфорд, даде кратко съобщение в списание Nature, което по-късно стана всеобщо известно. Чадуик обърна внимание на факта, че противоречията в законите за запазване се разрешават лесно, ако приемем, че новото излъчване е поток от неутрални частици, всяка от които има маса, приблизително равна на масата на протон. Имайки предвид това предположение, физиците съществено допълниха хипотезата, обясняваща структурата на атомното ядро. Накратко, същността на добавките беше сведена до нова частица и нейната роля в структурата на атома.

Неутронни свойства

Откритата частица е получила името "неутрон". Новооткритите частици не образуват електромагнитни полета около себе си, те лесно преминават през веществото, без да губят енергия. При редки сблъсъци с леки ядра на атоми, неутронът е в състояние да избие ядрото от атома, като същевременно губи значителна част от енергията си. Структурата на атомното ядро ​​предполагаше наличието на различен брой неутрони във всяко вещество. Атомите със същия ядрен заряд, но с различен брой неутрони, се наричат ​​изотопи.

Неутроните са послужили като чудесен заместител на алфа частиците. В момента именно те се използват за изследване на структурата на атомното ядро. Невъзможно е накратко да се опише тяхното значение за науката, но именно благодарение на бомбардирането на атомни ядра с неутрони физиците успяха да получат изотопи на почти всички известни елементи.

Състав на атомното ядро

Понастоящем структурата на атомното ядро ​​е съвкупност от протони и неутрони, държани заедно от ядрени сили. Например, хелиево ядро ​​е бучка от два неутрона и два протона. Леките елементи имат почти равен брой протони и неутрони, докато тежките елементи имат много повече неутрони.

Тази картина на структурата на ядрото се потвърждава от експерименти върху съвременни големи ускорители с бързи протони. Електрическите сили на отблъскване на протоните се балансират от енергични сили, които действат само в самото ядро. Въпреки че природата на ядрените сили все още не е напълно разбрана, тяхното съществуване е практически доказано и напълно обяснява структурата на атомното ядро.

Връзката между маса и енергия

През 1932 г. камерата на Уилсън засне невероятна снимка, доказваща съществуването на положително заредени частици с масата на електрон.

Преди това положителните електрони са били предсказани теоретично от П. Дирак. Истински положителен електрон е открит и в космическото излъчване. Новата частица беше наречена позитрон. При сблъсък с неговия близнак – електрон, настъпва анихилация – взаимното унищожаване на две частици. Това освобождава определено количество енергия.

Така теорията, разработена за макрокосмоса, беше напълно подходяща за описание на поведението на най-малките елементи на материята.

Особеност на радиоактивното замърсяване, за разлика от замърсяването с други замърсители, е, че вредното въздействие върху хората и обектите на околната среда не се причинява от самия радионуклид (замърсител), а от радиацията, на която той е източник.

Въпреки това, има моменти, когато радионуклидът е токсичен елемент. Например, след аварията в атомната електроцентрала в Чернобил, плутоний 239, 242 Ru беше изпуснат в околната среда с частици ядрено гориво. В допълнение към факта, че плутоният е алфа емитер и при поглъщане представлява значителна опасност, самият плутоний е токсичен елемент.

Поради тази причина се използват две групи количествени показатели: 1) за оценка на съдържанието на радионуклиди и 2) за оценка на въздействието на радиацията върху обект.
Дейност- количествена мярка за съдържанието на радионуклиди в анализирания обект. Активността се определя от броя на радиоактивните разпадания на атомите за единица време. Единицата за измерване на активността в SI е Бекерел (Bq), равна на едно разпадане в секунда (1Bq = 1 dec / s). Понякога се използва несистемна единица за измерване на активността - Кюри (Ki); 1Ci = 3,7 × 1010 Bq.

Радиационна доза- количествена мярка за въздействието на радиацията върху обект.
Поради факта, че въздействието на радиацията върху обект може да бъде оценено на различни нива: физическо, химично, биологично; на ниво отделни молекули, клетки, тъкани или организми и т.н. се използват няколко вида дози: абсорбирана, ефективен еквивалент, експозиция.

За оценка на промяната в дозата на радиация във времето се използва индикаторът "скорост на дозата". Скорост на дозатае съотношението доза към време. Например, мощността на дозата на външно облъчване от естествени източници на радиация е 4-20 μR / h на територията на Русия.

Основният стандарт за хората - основната граница на дозата (1 mSv / година) - се въвежда в единици на ефективната еквивалентна доза. Има стандарти в единици на дейност, нива на замърсяване на земята, VDU, GWP, SanPiN и др.

Структурата на атомното ядро.

Атомът е най-малката частица от химичен елемент, която запазва всичките си свойства. По своята структура атомът е сложна система, състояща се от много малко положително заредено ядро ​​(10 -13 cm), разположено в центъра на атома, и отрицателно заредени електрони, въртящи се около ядрото в различни орбити. Отрицателният заряд на електроните е равен на положителния заряд на ядрото, докато като цяло се оказва електрически неутрален.

Атомните ядра се състоят от нуклони -ядрени протони ( Z -брой протони) и ядрени неутрони (N е броят на неутроните). "Ядрените" протони и неутрони се различават от частиците в свободно състояние. Например, свободният неутрон, за разлика от този, свързан в ядрото, е нестабилен и се превръща в протон и електрон.

Броят на нуклоните Am (масов брой) е сумата от броя на протоните и неутроните: Am = Z + N.

протон -елементарна частица на всеки атом, тя има положителен заряд, равен на заряда на електрона. Броят на електроните в обвивката на атома се определя от броя на протоните в ядрото.

неутрон -друг вид ядрени частици от всички елементи. Отсъства само в ядрото на лекия водород, което се състои от един протон. Той няма заряд и е електрически неутрален. В атомно ядро ​​неутроните са стабилни, а в свободно състояние са нестабилни. Броят на неутроните в ядрата на атомите на един и същи елемент може да варира, следователно броят на неутроните в ядрото не характеризира елемента.

Нуклоните (протони + неутрони) се държат вътре в атомното ядро ​​от ядрени сили на привличане. Ядрените сили са 100 пъти по-силни от електромагнитните сили и следователно задържат подобно заредени протони вътре в ядрото. Ядрените сили се проявяват само на много малки разстояния (10 -13 см), те съставляват потенциалната енергия на свързване на ядрото, която частично се освобождава при някои трансформации, се трансформира в кинетична енергия.

За атоми, различаващи се по състава на ядрото, се използва наименованието "нуклиди", а за радиоактивни атоми - "радионуклиди".

нуклидинаричат ​​атоми или ядра с даден брой нуклони и даден ядрен заряд (означаването на нуклида A X).

Наричат ​​се нуклиди, които имат еднакъв брой нуклони (Am = const). изобари.Например, нуклидите 96 Sr, 96 Y, 96 Zr принадлежат към серия от изобари с брой нуклони Am = 96.

Нуклиди със същия брой протони (Z = const) се наричат изотопи.Те се различават само по броя на неутроните, следователно принадлежат към един и същи елемент: 234 U , 235 U, 236 U , 238 U .

Изотопи- нуклиди със същия брой неутрони (N = Am -Z = const). Нуклидите: 36 S, 37 Cl, 38 Ar, 39 K, 40 Ca принадлежат към серия от изотопи с 20 неутрона.

Изотопите обикновено се обозначават като Z X M, където X е символ на химичен елемент; M е масовото число, равно на сумата от броя на протоните и неутроните в ядрото; Z е атомният номер или зарядът на ядрото, равен на броя на протоните в ядрото. Тъй като всеки химичен елемент има свой собствен постоянен атомен номер, той обикновено се пропуска и се ограничава до изписване само на масовото число, например: 3 H, 14 C, 137 Cs, 90 Sr и т.н.

Ядрени атоми, които имат еднакви масови числа, но различни заряди и следователно различни свойства, се наричат ​​"изобари", така че например един от фосфорните изотопи има масово число 32-15 P 32, същото масово число има едно от серните изотопи - 16 S 32.

Нуклидите могат да бъдат стабилни (ако ядрата им са стабилни и не се разпадат) и нестабилни (ако ядрата им са нестабилни и претърпяват промени, които в крайна сметка водят до повишаване на стабилността на ядрото). Наричат ​​се нестабилни атомни ядра, способни да се разпадат спонтанно радионуклиди.Феноменът на спонтанно разпадане на атомно ядро, придружено от излъчване на частици и (или) електромагнитно излъчване, се нарича радиоактивност.

В резултат на радиоактивния разпад може да се образува както стабилен, така и радиоактивен изотоп, който от своя страна спонтанно се разпада. Такива вериги от радиоактивни елементи, свързани чрез поредица от ядрени трансформации, се наричат радиоактивни семейства.

Понастоящем IURAC (Международният съюз по чиста и приложна химия) официално нарече 109 химични елемента. От тях само 81 имат стабилни изотопи, най-тежкият от които е бисмутът (З= 83). За останалите 28 елемента са известни само радиоактивни изотопи и уран (U ~ 92) е най-тежкият елемент, открит в природата. Най-големият от естествените нуклиди има 238 нуклона. Общо съществуването на около 1700 нуклида от тези 109 елемента е доказано, а броят на изотопите, известни за отделните елементи, варира от 3 (за водорода) до 29 (за платината).

Атомно ядро- това е централната част на атома, състояща се от протони и неутрони (които заедно се наричат нуклони).

Ядрото е открито от Е. Ръдърфорд през 1911 г. при изучаване на пасажа α -частици през материята. Оказа се, че почти цялата маса на атома (99,95%) е концентрирана в ядрото. Размерът на атомното ядро ​​е от порядъка на 10 -1 3 -10 - 12 cm, което е 10 000 пъти по-малко от размера на електронната обвивка.

Планетарният модел на атома, предложен от Е. Ръдърфорд и неговото експериментално наблюдение на водородни ядра, изключени α -частици от ядрата на други елементи (1919-1920), доведоха учения до идеята за протон... Терминът протон е въведен в началото на 20-те години на миналия век.

Протон (от гръцки. протони- първият, символ стр) е стабилна елементарна частица, ядрото на водороден атом.

протон- положително заредена частица, чийто заряд е равен по абсолютна стойност на заряда на електрона д= 1,6 10 -1 9 Cl. Масата на протона е 1836 пъти по-голяма от масата на електрона. Маса на покой на протон m p= 1,6726231 10 -27 kg = 1,007276470 amu

Втората частица в ядрото е неутрон.

Неутрон (от лат. кастратен- нито едното, нито другото, символът н) Е елементарна частица, която няма заряд, тоест неутрална.

Масата на неутрона е 1839 пъти по-голяма от масата на електрона. Масата на неутрона е почти равна (малко повече) на масата на протона: масата на покой на свободния неутрон m n= 1,6749286 10 -27 kg = 1,0008664902 amu и надвишава масата на протона с 2,5 пъти масата на електрона. Неутрон, заедно с протона под общото име нуклоне част от атомните ядра.

Неутронът е открит през 1932 г. от ученика на Е. Ръдърфорд Д. Чадуиг по време на бомбардирането на берилий α -частици. Полученото лъчение с висока проникваща способност (преодоляване на бариерата на оловна плоча с дебелина 10-20 cm) засилва ефекта си при преминаване през парафиновата плоча (виж фигурата). Оценката на енергията на тези частици от следите в камерата на Уилсън, направена от Жолио-Кюри, и допълнителни наблюдения позволиха да се изключи първоначалното предположение, че това γ -количества. Голямата проникваща способност на новите частици, наречени неутрони, се обяснява с тяхната електронеутралност. В крайна сметка заредените частици активно взаимодействат с материята и бързо губят енергията си. Съществуването на неутрони е предсказано от Е. Ръдърфорд 10 години преди експериментите на Д. Чадуиг. При удар α -частици в ядрото на берилия, протича следната реакция:

Ето символа на неутрона; зарядът му е равен на нула, а относителната атомна маса е приблизително равна на единица. Неутронът е нестабилна частица: свободен неутрон за време от ~ 15 минути. се разпада на протон, електрон и неутрино - частица, лишена от маса на покой.

След откриването на неутрона от Дж. Чадуик през 1932 г., Д. Иваненко и В. Хайзенберг независимо предлагат протон-неутронен (нуклонен) ядрен модел... Според този модел ядрото се състои от протони и неутрони. Брой на протоните Зсъвпада с поредния номер на елемента в таблицата на Д. И. Менделеев.

Основен заряд Вопределя се от броя на протоните Зсъставляващ ядрото, и е кратно на абсолютната стойност на заряда на електрона д:

Q = + Ze.

номер ЗНаречен номерът на заряда на ядротоили атомно число.

Масов номер на ядрото Анаречен общият брой нуклони, тоест протони и неутрони, съдържащи се в него. Броят на неутроните в ядрото се обозначава с буквата н... Следователно масовото число е:

A = Z + N.

На нуклони (протон и неутрон) се приписва масово число, равно на едно, на електрона - нула.

Идеята за състава на ядрото също беше улеснена от откритието изотопи.

Изотопи (от гръцки. isos- равни, еднакви и topoa- място) са разновидности от атоми на един и същ химичен елемент, чиито атомни ядра имат еднакъв брой протони ( З) и различен брой неутрони ( н).

Ядрата на такива атоми се наричат ​​още изотопи. Изотопите са нуклидиедин елемент. Нуклид (от лат. ядро- ядро) - всяко атомно ядро ​​(съответно атом) с дадени номера Зи н... Общото обозначение на нуклидите е ……. където х- символ на химичен елемент, A = Z + N- масово число.

Изотопите заемат същото място в Периодичната таблица на елементите, откъдето идва и тяхното име. Изотопите, като правило, се различават значително по своите ядрени свойства (например по способността им да влизат в ядрени реакции). Химичните (b почти в същата степен физически) свойства на изотопите са еднакви. Това се дължи на факта, че химичните свойства на елемента се определят от заряда на ядрото, тъй като именно той влияе върху структурата на електронната обвивка на атома.

Изключение правят изотопите на леките елементи. Изотопи на водорода 1 н — протий, 2 н— деутерий, 3 н — тритийтолкова силно се различават по маса, че техните физични и химични свойства са различни. Деутерият е стабилен (т.е. не е радиоактивен) и се включва като малък примес (1: 4500) в обикновения водород. Когато деутерият се комбинира с кислород, се образува тежка вода. Кири при 101,2 ° C при нормално атмосферно налягане и замръзва при +3,8 ° C. тритий β -Радиоактивен с период на полуразпад около 12 години.

Всички химични елементи имат изотопи. Някои елементи имат само нестабилни (радиоактивни) изотопи. За всички елементи са получени изкуствено радиоактивни изотопи.

Уранови изотопи.Елементът уран има два изотопа – с масови числа 235 и 238. Изотопът е само 1/140 от по-разпространения.

Изучавайки състава на материята, учените стигнаха до заключението, че цялата материя се състои от молекули и атоми. Дълго време атомът (в превод от гръцки „неделим“) се смяташе за най-малката структурна единица на материята. По-нататъшни изследвания обаче показват, че атомът има сложна структура и от своя страна включва по-малки частици.

От какво е направен атомът?

През 1911 г. ученият Ръдърфорд предполага, че атомът има централна част с положителен заряд. Така за първи път се появява концепцията за атомно ядро.

Според схемата на Ръдърфорд, наречена планетарен модел, атомът се състои от ядро ​​и елементарни частици с отрицателен заряд – електрони, движещи се около ядрото, точно както планетите се въртят около Слънцето.

През 1932 г. друг учен, Чадуик, открива неутрона, частица, която няма електрически заряд.

Според съвременните концепции ядрата отговарят на планетарния модел, предложен от Ръдърфорд. Ядрото носи по-голямата част от атомната маса. Има и положителен заряд. Атомното ядро ​​съдържа протони - положително заредени частици и неутрони - частици, които не носят заряд. Протоните и неутроните се наричат ​​нуклони. Отрицателно заредени частици – електрони – орбитират около ядрото.

Броят на протоните в ядрото е равен на тези, движещи се в орбита. Следователно самият атом е частица, която не носи заряд. Ако един атом улови електрони на други хора или загуби своите, тогава той става положителен или отрицателен и се нарича йон.

Електроните, протоните и неутроните общо се наричат ​​субатомни частици.

Ядрено зареждане

Ядрото има зарядно число Z. То се определя от броя на протоните, които изграждат атомното ядро. Лесно е да разберете тази сума: просто се обърнете към периодичната система на Менделеев. Поредният номер на елемента, към който принадлежи атомът, е равен на броя на протоните в ядрото. По този начин, ако серийният номер 8 съответства на химичния елемент кислород, тогава броят на протоните също ще бъде равен на осем. Тъй като броят на протоните и електроните в един атом е еднакъв, тогава ще има и осем електрона.

Броят на неутроните се нарича изотопно число и се обозначава с буквата N. Техният брой може да се различава в атом от същия химичен елемент.

Сборът от протони и електрони в ядрото се нарича масов номер на атома и се обозначава с буквата A. Така формулата за изчисляване на масовото число изглежда така: A = Z + N.

Изотопи

В случай, че елементите имат еднакъв брой протони и електрони, но различен брой неутрони, те се наричат ​​изотопи на химичен елемент. Може да има един или няколко изотопа. Те се поставят в една и съща клетка на периодичната таблица.

Изотопите са от голямо значение в химията и физиката. Например, изотопът на водорода - деутерий - се комбинира с кислород, за да образува напълно ново вещество, наречено тежка вода. Има различна точка на кипене и замръзване от обикновено. А комбинацията от деутерий с друг водороден изотоп, тритий, води до реакция на термоядрен синтез и може да се използва за генериране на огромно количество енергия.

Маса на ядрото и субатомните частици

Размерите и масата на атомите са незначителни в съзнанието на човека. Размерът на ядрата е приблизително 10 -12 см. Масата на атомно ядро ​​се измерва във физиката в така наречените атомни единици за маса - amu.

За едно аму вземете една дванадесета от масата на въглеродния атом. Използвайки обичайните мерни единици (килограми и грамове), масата може да бъде изразена със следното уравнение: 1 amu. = 1,660540 · 10 -24 г. Изразена по този начин, тя се нарича абсолютна атомна маса.

Въпреки факта, че атомното ядро ​​е най-масивният компонент на атома, неговите размери спрямо електронния облак около него са изключително малки.

Ядрени сили

Атомните ядра са изключително устойчиви. Това означава, че протоните и неутроните се задържат в ядрото чрез някаква сила. Това не могат да бъдат електромагнитни сили, тъй като протоните са като заредени частици и е известно, че частиците с еднакъв заряд се отблъскват. Гравитационните сили са твърде слаби, за да задържат нуклоните заедно. Следователно, частиците се задържат в ядрото чрез друго взаимодействие - ядрени сили.

Ядреното взаимодействие се счита за най-силното от всички съществуващи в природата. Следователно този тип взаимодействие между елементите на атомното ядро ​​се нарича силно. Той присъства в много елементарни частици, както и в електромагнитните сили.

Характеристики на ядрените сили

1. Кратка актьорска игра. Ядрените сили, за разлика от електромагнитните, се проявяват само на много малки разстояния, сравними с размера на ядрото.
2. Заредете независимост. Тази особеност се проявява във факта, че ядрените сили действат по същия начин върху протоните и неутроните.
3. Насищане. Нуклоните на ядрото взаимодействат само с определен брой други нуклони.

Основна свързваща енергия

Друга тясно свързана концепция е енергията на свързване на ядрата. Енергията на ядрената връзка се разбира като количеството енергия, което е необходимо за разделяне на атомното ядро ​​на съставните му нуклони. Тя се равнява на енергията, необходима за образуване на ядро ​​от отделни частици.

За да се изчисли енергията на свързване на ядрото, е необходимо да се знае масата на субатомните частици. Изчисленията показват, че масата на едно ядро ​​винаги е по-малка от сумата на съставните му нуклони. Дефектът на масата е разликата между масата на ядрото и сумата от неговите протони и електрони. С помощта на връзката между масата и енергията (E = mc 2), можете да изчислите енергията, генерирана по време на образуването на ядрото.

За силата на енергията на свързване на ядрото може да се съди по следния пример: когато се образуват няколко грама хелий, се генерира същото количество енергия, както при изгаряне на няколко тона въглища.

Ядрени реакции

Ядрата на атомите могат да взаимодействат с ядрата на други атоми. Такива взаимодействия се наричат ​​ядрени реакции. Има два вида реакции.

1. Реакции на делене. Те възникват, когато по-тежките ядра се разпадат на по-леки в резултат на взаимодействие.
2. Реакции на синтез. Обратният процес на делене: ядрата се сблъскват, като по този начин образуват по-тежки елементи.

Всички ядрени реакции са придружени от освобождаване на енергия, която впоследствие се използва в промишлеността, в армията, в енергетиката и т.н.

След преглед на състава на атомното ядро ​​могат да се направят следните изводи.

1. Атомът се състои от ядро, съдържащо протони и неутрони и електрони около него.
2. Масовото число на атома е равно на сумата от нуклоните на неговото ядро.
3. Нуклоните се държат заедно чрез силни взаимодействия.
4. Огромните сили, които придават стабилност на атомното ядро, се наричат ​​енергии на свързване на ядрото.