Atomo branduolys. Mokyklinė enciklopedija Atomo branduolio komponentas
Chromatinas
1) heterochromatinas;
2) euchromatinas.
Heterochromatinas
Struktūrinis
Neprivaloma
Euchromatinas
a) histono baltymai;
b) ne histoniniai baltymai.
Yo Histono baltymai (histonai
Yo Ne histoniniai baltymai
Nukleolis
E Dydis - 1-5 mikronai.
ЁForma – sferinė.
Granuliuotas komponentas
Fibrilinis
Branduolinis apvalkalas
1. Išorinė branduolio membrana (m. Nuclearis externa),
Vidinė branduolio membrana
Ё Funkcijos:
Karioplazma
Ląstelių dauginimasis
Branduolinis aparatas
Branduolys yra visose eukariotinėse ląstelėse, išskyrus subrendusius eritrocitus ir augalų sieto vamzdelius. Ląstelės dažniausiai turi vieną branduolį, tačiau kartais randama ir daugiabranduolių.
Branduolys yra sferinis arba ovalus.
Kai kuriose ląstelėse randami segmentuoti branduoliai. Branduolių skersmuo yra nuo 3 iki 10 mikronų. Branduolys yra būtinas ląstelės gyvybei. Jis reguliuoja ląstelės veiklą. Branduolys saugo paveldimą informaciją, esančią DNR. Ši informacija branduolio dėka perduodama dukterinėms ląstelėms ląstelių dalijimosi metu. Branduolys lemia ląstelėje sintetinamų baltymų specifiškumą. Branduolys turi daug baltymų, reikalingų jo funkcijoms. RNR sintetinama branduolyje.
Ląstelės branduolys apima membrana, branduolio sultys, vienas ar keli branduoliai ir chromatinas.
Funkcinis vaidmuo branduolinis apvalkalas yra genetinės medžiagos išskyrimas (chromosomos) eukariotinės ląstelės iš citoplazmos su jai būdingomis daugybe metabolinių reakcijų, taip pat dvišalės branduolio ir citoplazmos sąveikos reguliavimas. Branduolinis apvalkalas susideda iš dviejų membranų - išorinės ir vidinės, tarp kurių yra perinuklearinė (perinuklearinė) erdvė... Pastarieji gali bendrauti su citoplazminio tinklo kanalėliais. Išorinė membrana branduolio apvalkalas tiesiogiai liečiasi su ląstelės citoplazma, turi nemažai struktūrinių ypatybių, leidžiančių jį priskirti tinkamai membraninei EPR sistemai. Ant jo, taip pat ant ergastoplazmos membranų yra daug ribosomų. Branduolinio apvalkalo vidinė membrana neturi ribosomų savo paviršiuje, tačiau yra struktūriškai susijusi su branduolinė lamina- branduolinio baltymo matricos pluoštinis periferinis sluoksnis.
Branduoliniame apvalkale yra branduolinės poros 80–90 nm skersmens, kurios susidaro dėl daugybės dviejų branduolinių membranų susiliejimo zonų ir yra tarsi apvalios per viso branduolio apvalkalo perforacijas. Poros vaidina svarbų vaidmenį transportuojant medžiagas į citoplazmą ir iš jos. Branduolinių porų kompleksas (NPK) apie 120 nm skersmens turi specifinę struktūrą (sudaryta iš daugiau nei 1000 baltymų - nukleoporinai, kurios masė yra 30 kartų didesnė nei ribosomos), o tai rodo sudėtingą medžiagų ir struktūrų branduolinių-citoplazminių judėjimų reguliavimo mechanizmą. Branduolinio-citoplazminio transportavimo procese branduolio poros veikia kaip savotiškas molekulinis sietas, pasyviai praleidžiantis tam tikro dydžio daleles pagal koncentracijos gradientą (jonai, angliavandeniai, nukleotidai, ATP, hormonai, baltymai iki 60 kDa). Poros nėra nuolatiniai dariniai. Didžiausio branduolinio aktyvumo laikotarpiu porų skaičius didėja. Porų skaičius priklauso nuo ląstelės funkcinės būklės. Kuo didesnis sintetinis aktyvumas ląstelėje, tuo didesnis jų skaičius. Skaičiuojama, kad žemesniųjų stuburinių eritroblastuose, kuriuose intensyviai formuojasi ir kaupiasi hemoglobinas, 1 μm2 branduolio apvalkalo yra apie 30 porų. Brandžiuose minėtų gyvūnų eritrocituose, kurie išlaiko savo branduolius, 1 μg membranos lieka iki penkių porų, t.y. 6 kartus mažiau.
Pirmojo komplekso teritorijoje yra vadinamasis tanki plokštelė - baltymo sluoksnis, esantis po visa vidine branduolio apvalkalo membrana. Ši struktūra pirmiausia atlieka atraminę funkciją, nes jai esant branduolio forma išlaikoma net ir sunaikinus abi branduolio apvalkalo membranas. Taip pat daroma prielaida, kad reguliarus ryšys su tankios plokštelės medžiaga prisideda prie tvarkingo chromosomų išdėstymo tarpfaziniame branduolyje.
Branduolinės sultys (karioplazma arba matrica)- vidinis branduolio turinys yra baltymų, nukleotidų, jonų tirpalas, klampesnis už hialoplazmą. Jame taip pat yra fibrilinių baltymų. Karioplazmoje yra nukleolių ir chromatino. Branduolinės sultys sudaro vidinę branduolio aplinką, todėl atlieka svarbų vaidmenį užtikrinant normalų genetinės medžiagos funkcionavimą. Branduolinių sulčių sudėtyje yra siūlinis, arba fibrilinis, baltymai, su kuriais siejamas pagalbinės funkcijos atlikimas: matricoje yra ir pirminiai genetinės informacijos transkripcijos produktai – heteronuklearinė RNR (hnRNR), kurie čia taip pat apdorojami, virsdami iRNR.
Nukleolis- privalomas branduolio komponentas, esantis tarpfaziniuose branduoliuose ir yra maži kūnai, sferinės formos. Branduoliai yra tankesni už branduolį. Branduoliuose vyksta rRNR, kitų tipų RNR sintezė ir subvienetų susidarymas ribosomos... Branduolių atsiradimas yra susijęs su tam tikromis chromosomų zonomis, vadinamomis branduolio organizatoriais. Branduolių skaičių lemia branduolio organizatorių skaičius. Juose yra rRNR genų. RRNR genai užima tam tikras vienos ar kelių chromosomų sritis (priklausomai nuo gyvūno tipo) (žmonėms 13-15 ir 21-22 poras) branduolių organizatoriai, kurio srityje susidaro branduoliai. Tokios sritys metafazėse chromosomose atrodo kaip susiaurėjimai ir vadinamos antriniai susiaurėjimai. Naudojant elektroninį mikroskopą, branduolyje aptinkami siūliniai ir granuliuoti komponentai. Gijinį (fibrilinį) komponentą atstovauja baltymų ir milžiniškų RNR pirmtakų molekulių kompleksai, iš kurių vėliau susidaro mažesnės subrendusios rRNR molekulės. Brandinimo metu fibrilės paverčiamos ribonukleoproteinų grūdeliais (granulėmis), kurie yra granuliuotas komponentas.
Chromatino struktūros gabalėlių pavidalu, išsibarstę nukleoplazmoje yra tarpfazinė egzistavimo forma chromosomos ląstelės.
Ribosoma - tai suapvalinta ribonukleoproteino dalelė, kurios skersmuo 20-30 nm. Ribosomos yra klasifikuojamos kaip nemembraninės ląstelių organelės. Ribosomose aminorūgščių liekanos sujungiamos į polipeptidines grandines (baltymų sintezė). Ribosomos yra labai mažos ir daug.
Jį sudaro maži ir dideli subvienetai, kurių derinys atsiranda esant pasiuntinei (pasinešėjai) RNR (mRNR). Mažąjį subvienetą sudaro baltymų molekulės ir viena ribosominės RNR (rRNR) molekulė, antrajame yra baltymai ir trys rRNR molekulės. Baltymai ir rRNR pagal svorį vienodais kiekiais dalyvauja formuojant ribosomas. rRNR sintetinama branduolyje.
Viena mRNR molekulė paprastai sujungia keletą ribosomų kaip karoliukų virtinė. Ši struktūra vadinama polisomas. Polisomos laisvai išsidėsto pagrindinėje citoplazmos medžiagoje arba yra prisitvirtinusios prie šiurkštaus citoplazminio tinklo membranų. Abiem atvejais jie yra aktyvios baltymų sintezės vietos. Palyginus laisvųjų ir prie membranų prijungtų polisomų skaičiaus santykį embrioninėse nediferencijuotose ir navikinėse ląstelėse, iš vienos pusės, ir, kita vertus, specializuotose suaugusio organizmo ląstelėse, buvo padaryta išvada, kad baltymai savo reikmėms ( „naudoti namuose“) susidaro šios ląstelės hialoplazmos polisomose, o granuliuoto tinklo polisomuose sintetinami baltymai, kurie pašalinami iš ląstelės ir naudojami organizmo poreikiams tenkinti (pavyzdžiui, virškinimo fermentai). , motinos pieno baltymai). Ribosomos gali laisvai išsidėstyti citoplazmoje arba būti susietos su endoplazminiu tinkleliu, būdamos grubiojo EPS dalimi.Baltymai, susidarę ant ribosomų, sujungtų su EPS membrana, dažniausiai patenka į EPS cisternas. Ant laisvųjų ribosomų susintetinti baltymai lieka hialoplazmoje. Pavyzdžiui, eritrocituose esantis hemoglobinas sintetinamas laisvose ribosomose. Ribosomų taip pat yra mitochondrijose, plastiduose ir prokariotinėse ląstelėse.
Ankstesnis11121314151617181920212223242526Kitas
ŽIŪRĖTI DAUGIAU:
Branduolio sandara ir cheminė sudėtis
Branduolys apima chromatiną, branduolį, karioplazmą (nukleoplazmą), branduolio apvalkalą.
Ląstelėje, kuri dalijasi, daugeliu atvejų yra vienas branduolys, tačiau yra ląstelių, turinčių du branduolius (20% kepenų ląstelių yra dvibranduoliai), taip pat daugiabranduolių (kaulinio audinio osteoklastai).
ЁDydžiai - nuo 3-4 iki 40 mikronų.
Kiekvienam ląstelių tipui būdingas pastovus branduolio tūrio ir citoplazmos tūrio santykis. Šis santykis vadinamas Gertvingo indeksu. Atsižvelgiant į šio indekso reikšmę, ląstelės skirstomos į dvi grupes:
1. branduolinis – svarbesnis Gertvingo indeksas;
2. citoplazminis – Götwing indeksas turi nereikšmingas reikšmes.
ЁForma – gali būti sferinė, lazdelės formos, pupelės formos, žiedinė, segmentuota.
ЁLokalizacija – branduolys visada yra lokalizuotas tam tikroje ląstelės vietoje. Pavyzdžiui, cilindrinėse skrandžio ląstelėse jis yra bazinėje padėtyje.
Ląstelės branduolys gali būti dviejų būsenų:
a) mitozinis (dalijimosi metu);
b) tarpfazė (tarp skyrių).
Gyvoje ląstelėje tarpfazinis branduolys atrodo kaip optiškai tuščias, randamas tik branduolys. Branduolio struktūros siūlų, grūdelių pavidalu gali būti stebimos tik tada, kai ląstelę veikia žalingi veiksniai, kai ji pereina į paranekrozės (ribinės būsenos tarp gyvybės ir mirties) būseną. Iš šios būsenos ląstelė gali grįžti į normalų gyvenimą arba mirti. Po ląstelės mirties morfologiškai išskiriami šie branduolio pokyčiai:
1) kariopiknozė – branduolio sutankėjimas;
2) karioreksis – branduolio irimas;
3) kariolizė – branduolio ištirpimas.
Funkcijos: 1) genetinės informacijos saugojimas ir perdavimas,
2) baltymų biosintezė, 3) ribosomų subvienetų susidarymas.
Chromatinas
Chromatinas (iš graikų kalbos chroma – dažų spalva) yra pagrindinė tarpfazinio branduolio struktūra, kuri labai gerai nudažoma pagrindiniais dažais ir lemia kiekvieno tipo ląstelės branduolio chromatino modelį.
Dėl gebėjimo gerai nudažyti įvairiais dažais, o ypač pagrindiniais, šis branduolio komponentas vadinamas „chromatinu“ (Flemming 1880).
Chromatinas yra struktūrinis chromosomų analogas, o tarpfaziniame branduolyje yra DNR turintys kūnai.
Morfologiškai išskiriami du chromatino tipai:
1) heterochromatinas;
2) euchromatinas.
Heterochromatinas(heterochromatinas) atitinka tarpfazėje iš dalies kondensuotas chromosomų sritis ir yra funkciškai neaktyvus. Šis chromatinas labai gerai nusidažo ir matomas histologiniuose preparatuose.
Heterochromatinas savo ruožtu skirstomas į:
1) struktūrinis; 2) neprivaloma.
Struktūrinis Heterochromatinas reiškia chromosomų sritis, kurios nuolat yra kondensuotos būsenos.
Neprivaloma heterochromatinas yra heterochromatinas, galintis dekondensuotis ir virsti euchromatinu.
Euchromatinas– tai tarpfazėje dekondensuotos chromosomų sritys. Tai veikiantis, funkciškai aktyvus chromatinas. Šis chromatinas nėra nudažytas ir neaptinkamas histologiniuose preparatuose.
Mitozės metu visas euchromatinas kiek įmanoma kondensuojasi ir yra chromosomų dalis. Šiuo laikotarpiu chromosomos neatlieka jokių sintetinių funkcijų. Šiuo atžvilgiu ląstelių chromosomos gali būti dviejų struktūrinių ir funkcinių būsenų:
1) aktyvūs (darbiniai), kartais jie yra iš dalies arba visiškai dekondensuoti ir jiems dalyvaujant branduolyje vyksta transkripcijos ir reduplikacijos procesai;
2) neaktyvūs (neveikiantys, medžiagų apykaitos ramybės būsenos), maksimaliai susikondensavus, atlieka genetinės medžiagos paskirstymo ir perdavimo dukterinėms ląstelėms funkciją.
Kartais kai kuriais atvejais visa chromosoma tarpfazių laikotarpiu gali likti kondensuota, o atrodo kaip lygus heterochromatinas. Pavyzdžiui, viena iš moters kūno somatinių ląstelių X chromosomų pradinėse embriogenezės stadijose (skilimo metu) yra heterochromatizuojama ir nefunkcionuoja. Šis chromatinas vadinamas lytiniu chromatinu arba Barro kūnais.
Skirtingose ląstelėse lytinis chromatinas turi skirtingą išvaizdą:
a) neutrofiliniuose leukocituose – tam tikros rūšies blauzdelės;
b) gleivinės epitelio ląstelėse – savotiškas pusrutulio formos gumbas.
Lyties chromatino nustatymas naudojamas genetinei lyčiai nustatyti, taip pat X chromosomų skaičiui individo kariotipe nustatyti (lygus lytinių chromatino kūnų skaičiui + 1).
Elektroniniai mikroskopiniai tyrimai atskleidė, kad izoliuoto tarpfazio chromatino preparatuose yra 20-25 nm storio elementariųjų chromosomų fibrilių, kurios susideda iš 10 nm storio fibrilių.
Chemiškai chromatino fibrilės yra sudėtingi dezoksiribonukleoproteinų kompleksai, kurie apima:
b) specialūs chromosomų baltymai;
Kiekybinis DNR, baltymų ir RNR santykis yra 1:1,3:0,2. DNR dalis chromatino preparate yra 30-40%. Atskirų linijinių DNR molekulių ilgis skiriasi netiesioginiu diapazonu ir gali siekti šimtus mikrometrų ir net centimetrų. Bendras DNR molekulių ilgis visose vienos žmogaus ląstelės chromosomose yra apie 170 cm, o tai atitinka 6x10-12g.
Chromatino baltymai sudaro 60–70% jo sausos masės ir skirstomi į dvi grupes:
a) histono baltymai;
b) ne histoniniai baltymai.
Yo Histono baltymai (histonai) - šarminiai baltymai, turintys bazinių aminorūgščių (daugiausia lizino, arginino), yra netolygiai išsidėstę blokų pavidalu išilgai DNR molekulės ilgio. Viename bloke yra 8 histono molekulės, kurios sudaro nukleozomą. Nukleosomos dydis yra apie 10 nm. Nukleosoma susidaro sutankinant ir superspiralizuojant DNR, dėl ko chromosomų fibrilės ilgis sutrumpėja maždaug 5 kartus.
Yo Ne histoniniai baltymai sudaro 20% histonų kiekio ir tarpfazėje branduoliai sudaro struktūrinį tinklą branduolio viduje, kuris vadinamas branduolinio baltymo matrica. Ši matrica yra pagrindas, lemiantis branduolio morfologiją ir metabolizmą.
Perichromatino fibrilių storis yra 3-5 nm, granulių skersmuo yra 45 nm, o tarpchromatino granulių skersmuo yra 21-25 nm.
Nukleolis
Branduolys (nucleolis) yra tankiausia branduolio struktūra, kuri aiškiai matoma gyvoje nedažytoje ląstelėje ir yra chromosomos darinys, vienas iš jos lokusų, turintis didžiausią koncentraciją ir aktyvią RNR sintezę tarpfazėje, bet nėra nepriklausoma struktūra arba organelė.
E Dydis - 1-5 mikronai.
ЁForma – sferinė.
Branduolys turi nevienalytę struktūrą. Šviesos mikroskopu matoma jo smulkių pluoštų struktūra.
Elektroninė mikroskopija aptinka du pagrindinius komponentus:
a) granuliuotas; b) fibrilinis.
Granuliuotas komponentas atstovaujamos 15-20 nm skersmens granulėmis, tai bręstantys ribosomų subvienetai. Kartais granuliuotas komponentas sudaro siūlines struktūras – nukleolonemus, apie 0,2 mikrono storio. Granuliuotas komponentas yra lokalizuotas išilgai periferijos.
Fibrilinis komponentas yra ribosomų pirmtakų ribonukleoproteininės grandinės, kurios susitelkusios centrinėje branduolio dalyje.
Branduolių ultrastruktūra priklauso nuo RNR sintezės aktyvumo: esant aukštam sintezės lygiui, branduolyje aptinkamas didelis kiekis granulių, sintezei sustojus granulių skaičius mažėja ir branduoliai virsta tankiais fibriliniais virveliais. bazofilinė prigimtis.
Branduolinis apvalkalas
Branduolinį apvalkalą (nuklolemą) sudaro:
Atomo branduolio fizika. Pagrindinė kompozicija.
Išorinė branduolio membrana (m. Nuclearis externa),
2.Vidinė membrana (m. Nuclearis interna), kurias skiria branduolio membranos perinuklearinė erdvė arba cisterna (cisterna nucleolemmae), 20-60 nm pločio.
Kiekviena membrana yra 7-8 nm storio. Apskritai branduolio apvalkalas primena tuščiavidurį dviejų sluoksnių maišelį, kuris atskiria branduolio turinį nuo citoplazmos.
Išorinė branduolio apvalkalo membrana, kuri tiesiogiai liečiasi su ląstelės citoplazma, turi nemažai struktūrinių ypatybių, leidžiančių ją priskirti tikrajai endoplazminio tinklo membraninei sistemai. Šios savybės apima: daugybės poliribosomų buvimą hialoplazmos šone, o pati išorinė branduolio membrana gali tiesiogiai patekti į granuliuoto endoplazminio tinklo membranas. Daugumos gyvūnų ir augalų ląstelių išorinės branduolio membranos paviršius nėra lygus ir sudaro įvairaus dydžio ataugas į citoplazmą pūslelių arba ilgų vamzdinių darinių pavidalu.
Vidinė branduolio membrana susijęs su branduolio chromosomų medžiaga. Karioplazmos pusėje greta vidinės branduolio membranos yra vadinamasis fibrilinis sluoksnis, susidedantis iš fibrilių, tačiau jis būdingas ne visoms ląstelėms.
Branduolinis apvalkalas nėra ištisinis. Būdingiausios branduolio apvalkalo struktūros yra branduolio poros. Branduolinės poros susidaro susiliejus dviem branduolio membranoms. Tokiu atveju susidaro suapvalintos kiaurymės (perforacijos, žiediniai žiedai), kurių skersmuo yra apie 80-90 nm. Šios branduolinio apvalkalo angos užpildytos sudėtingomis rutulinėmis ir fibrilinėmis struktūromis. Membranos perforacijų ir šių struktūrų derinys vadinamas porų kompleksu (complexus pori). Porų kompleksas susideda iš trijų granulių eilių, po aštuonis gabalėlius kiekvienoje eilėje, granulių skersmuo 25 nm, iš šių granulių tęsiasi fibriliniai procesai. Granulės yra ant branduolio apvalkalo skylės ribos: viena eilutė yra branduolio šone, antra - citoplazmos šone, o trečia - centrinėje poros dalyje. Fibrilės, besitęsiančios iš periferinių granulių, gali susilieti centre ir sudaryti tarsi pertvarą, diafragmą per poras (diaphragma pori). Tam tikros ląstelės porų dydis paprastai yra stabilus. Branduolinių porų skaičius priklauso nuo ląstelių metabolinio aktyvumo: kuo intensyvesni sintetiniai procesai ląstelėje, tuo daugiau porų ląstelės branduolio paviršiaus vienete.
Ё Funkcijos:
1. Barjeras – atskiria branduolio turinį nuo citoplazmos, riboja laisvą makromolekulių pernešimą tarp branduolio ir citoplazmos.
2. Intranuklearinės tvarkos sukūrimas – chromosominės medžiagos fiksavimas branduolio trimačiame spindyje.
Karioplazma
Karioplazma yra skystoji branduolio dalis, kurioje yra branduolinės struktūros, tai yra hialoplazmos analogas citoplazminėje ląstelės dalyje.
Ląstelių dauginimasis
Vienas iš svarbiausių biologinių reiškinių, atspindintis bendruosius dėsnius ir esantis esminė sąlyga biologinėms sistemoms egzistuoti pakankamai ilgą laiką, yra jų ląstelių sudėties dauginimasis (dauginimasis). Ląstelių dauginimas, remiantis ląstelių teorija, atliekamas dalijant originalą. Ši pozicija yra viena iš pagrindinių ląstelių teorijoje.
Ląstelės branduolys (branduolys).
PAGRINDINĖS FUNKCIJOS
Chromatinas -
Chromosomos
kuri apima:
- histono baltymai
- nedideli RNR kiekiai;
Branduolinė matrica
Susideda iš 3 komponentų:
branduolinio apvalkalo formavimas.
Kas yra esmė - tai yra biologijoje: savybės ir funkcijos
Intrabranduolinis tinklas (skeletas).
3. „Likutinis“ branduolys.
Tai susideda iš:
- išorinė branduolinė membrana;
Nukleoplazma (karioplazma)- skystas branduolio komponentas, kuriame yra chromatinas ir branduoliai. Sudėtyje yra vandens ir numeris
Nukleolis
Paskelbimo data: 2015-02-03; Skaityta: 1053 | Puslapio autorių teisių pažeidimas
Ląstelės branduolys (branduolys).- genetinio nustatymo ir baltymų sintezės reguliavimo sistema.
PAGRINDINĖS FUNKCIJOS
● paveldimos informacijos saugojimas ir priežiūra
● paveldimos informacijos įgyvendinimas
Branduolys susideda iš chromatino, branduolio, karioplazmos (nukleoplazmos) ir branduolio apvalkalo, skiriančio jį nuo citoplazmos.
Chromatinas - tai tankios medžiagos zonos šerdyje, kurios
gerai suvokia įvairius dažus, ypač bazinius.
Nesiskiriančiose ląstelėse chromatinas randamas gabalėlių ir granulių pavidalu, o tai yra tarpfazinė chromosomų egzistavimo forma.
Chromosomos- chromatino fibrilės, kurios yra sudėtingi dezoksiribonukleoproteinų (DNP) kompleksai.
kuri apima:
- histono baltymai
- ne histoniniai baltymai - sudaro 20%, tai fermentai, atliekantys struktūrines ir reguliavimo funkcijas;
- nedideli RNR kiekiai;
- nedidelis kiekis lipidų, polisacharidų, metalo jonų.
Branduolinė matrica- yra karkasinė intrabranduolinė sistema
kasykla, chromatino, branduolio, branduolio apvalkalo vienijanti bazė. Šis struktūrinis tinklas yra pagrindas, lemiantis branduolio morfologiją ir metabolizmą.
Susideda iš 3 komponentų:
1. Lamina (A, B, C) - periferinis fibrilinis sluoksnis, apatinis
branduolinio apvalkalo formavimas.
2. Intrabranduolinis tinklas (skeletas).
3. „Likutinis“ branduolys.
Branduolinis apvalkalas (kariolema)– Tai apvalkalas, kuris atskiria branduolio turinį nuo ląstelės citoplazmos.
Tai susideda iš:
- išorinė branduolinė membrana;
- vidinė branduolio membrana, tarp kurios yra perinuklearinė erdvė;
- dviejų membranų branduolinis apvalkalas turi porų kompleksą.
Nukleoplazma (karioplazma)- skystas branduolio komponentas, kuriame yra chromatinas ir branduoliai.
Šerdis. Branduolio komponentai
Sudėtyje yra vandens ir numeris
jame ištirpusios ir suspenduotos medžiagos: RNR, glikoproteinai,
jonai, fermentai, metabolitai.
Nukleolis- tankiausia branduolio struktūra, sudaryta iš specializuotų sričių - chromosomų kilpų, kurios vadinamos branduolio organizatoriais.
Yra 3 branduolio komponentai:
1. Fibrilinis komponentas yra pirminiai rRNR transkriptai.
2. Granuliuotas komponentas yra išankstinių
ribosomų subvienetų procesijos.
3. Amorfinis komponentas – branduolio organizatoriaus sritys,
Paskelbimo data: 2015-02-03; Skaityta: 1052 | Puslapio autorių teisių pažeidimas
studopedia.org - Studopedia.Org - 2014-2018. (0,001 s) ...
Branduolys kaip pagrindinis ląstelės reguliavimo komponentas. Jo struktūra ir funkcijos.
Branduolys yra esminė eukariotinių ląstelių dalis. Tai yra pagrindinis ląstelės reguliavimo komponentas. Ji atsakinga už paveldimos informacijos saugojimą ir perdavimą, kontroliuoja visus medžiagų apykaitos procesus ląstelėje ... Ne organoidas, o ląstelės komponentas.
Šerdį sudaro:
1) branduolio apvalkalas (branduolinė membrana), per kurio poras vyksta mainai tarp ląstelės branduolio ir citoplazmos.
2) branduolio sultys, arba karioplazma, yra pusiau skysta, silpnai nudažyta plazmos masė, užpildanti visus ląstelės branduolius ir kurioje yra likę branduolio komponentai;
3) chromosomos, kurios nesidalijančiame branduolyje matomos tik specialių mikroskopinių metodų pagalba. Ląstelės chromosomų rinkinys vadinamas k ariotipas. Chromatinas ant nudažytų ląstelių preparatų yra plonų sruogelių (fibrilių), mažų granulių ar gabalėlių tinklas.
4) vienas ar daugiau sferinių kūnų – nukleolių, kurie yra specializuota ląstelės branduolio dalis ir yra susiję su ribonukleino rūgšties ir baltymų sinteze.
dvi branduolio būsenos:
1. tarpfazinis branduolys – turi branduolius. apvalkalas - karyolemma.
2. branduolys ląstelės dalijimosi metu. tik chromatinas yra kitokioje būsenoje.
branduolius sudaro dvi zonos:
1.vidinės – fibrilinės – baltymų molekulės ir pre-RNR
2. išoriniai – granuliuoti – sudaro ribosomų subvienetus.
Branduolio membrana susideda iš dviejų membranų, atskirtų perinuklearine erdve. Abi jos yra persmelktos daugybe porų, kurių dėka galimas medžiagų apykaita tarp branduolio ir citoplazmos.
Pagrindiniai branduolio komponentai yra chromosomos, susidarančios iš DNR molekulės ir įvairių baltymų. Šviesos mikroskopu jie aiškiai išsiskiria tik ląstelių dalijimosi (mitozės, mejozės) laikotarpiu. Nesiskiriančioje ląstelėje chromosomos atrodo kaip ilgi ploni siūlai, pasiskirstę visame branduolio tūryje.
Pagrindinės ląstelės branduolio funkcijos yra šios:
- duomenų saugykla;
- informacijos perkėlimas į citoplazmą naudojant transkripciją, t.y., informaciją nešančios i-RNR sintezę;
- informacijos perdavimas dukterinėms ląstelėms replikacijos metu – ląstelių ir branduolių dalijimasis.
- reguliuoja biocheminius, fiziologinius ir morfologinius procesus ląstelėje.
Šerdyje atsitinka replikacija- DNR molekulių padvigubėjimas ir transkripcija- RNR molekulių sintezė ant DNR matricos. Branduolyje susintetintos RNR molekulės patiria tam tikrų modifikacijų (pvz., per sujungimas nereikšmingos, beprasmės sritys pašalinamos iš pasiuntinio RNR molekulių), po to jos patenka į citoplazmą ... Ribosomų surinkimas taip pat atsiranda branduolyje, specialiuose dariniuose, vadinamuose branduoliais. Branduolio skyrius - karioteka - susidaro dėl endoplazminio tinklo cisternų išsiplėtimo ir susiliejimo viena su kita taip, kad branduolys turi dvigubas sienas dėl jį supančių siaurų branduolio apvalkalo skyrių. Branduolinio apvalkalo ertmė vadinama - liumenas arba perinuklearinė erdvė... Branduolinio apvalkalo vidinį paviršių padengia branduolys lamina- standžios baltymų struktūros, kurias sudaro baltymai-laminai, prie kurių yra prijungtos chromosominės DNR grandinės. Kai kuriose vietose vidinė ir išorinė branduolio apvalkalo membranos susilieja ir suformuoja vadinamąsias branduolio poras, per kurias vyksta medžiagų apykaita tarp branduolio ir citoplazmos.
12. Dviejų membranų organelės (mitochondrijos, plastidės). Jų struktūra ir funkcijos.
Mitochondrijos - Tai apvalios arba strypo formos, dažnai šakojančios formos, 0,5 µm storio ir dažniausiai iki 5–10 µm ilgio konstrukcijos.
Mitochondrijų membraną sudaro dvi membranos, kurios skiriasi chemine sudėtimi, fermentų rinkiniu ir funkcijomis. Vidinė membrana formuoja lapo formos (crista) arba vamzdelio (vamzdelio) formos invaginaciją. Vidinės membranos apribota erdvė yra matrica
organelės... Jame elektroninio mikroskopo pagalba aptinkami 20-40 nm skersmens grūdeliai. Jie kaupia kalcio ir magnio jonus, taip pat polisacharidus, tokius kaip glikogenas.
Matricoje yra paties organelių baltymų biosintezės aparatas. Jį vaizduoja 2–6 žiedinės DNR molekulės, neturinčios histonų (kaip ir prokariotuose), ribosomų, transportinės RNR (tRNR) rinkinio, DNR reduplikacijos fermentų, paveldimos informacijos transkripcijos ir vertimo kopijos. Pagrindinė funkcija mitochondrijos susideda iš fermentinio energijos išgavimo iš tam tikrų cheminių medžiagų (jų oksidacijos būdu) ir energijos kaupimo biologiškai tinkama forma (sintezuojant adenozino trifosfato-ATP molekules). Apskritai šis procesas vadinamas oksidacinis fosforilinimas.
Tarp šalutinių mitochondrijų funkcijų galima paminėti dalyvavimą steroidinių hormonų ir kai kurių aminorūgščių (glutamo) sintezėje.
Plastidai - tai pusiau autonominiai (gali egzistuoti gana autonomiškai nuo ląstelės branduolinės DNR) dvi membraninės organelės, būdingos fotosintetiniams eukariotų organizmams. Yra trys pagrindiniai plastidų tipai: chloroplastai, chromoplastai ir leukoplastai.Plastidų rinkinys ląstelėje vadinamasplastidomas . Kiekvienas iš šių tipų tam tikromis sąlygomis gali transformuotis vienas į kitą. Kaip ir mitochondrijose, plastiduose yra savo DNR molekulių. Todėl jie taip pat gali daugintis nepriklausomai nuo ląstelių dalijimosi. Plastidės būdingos tik augalų ląstelėms.
Chloroplastai. Chloroplastų ilgis svyruoja nuo 5 iki 10 mikronų, skersmuo – nuo 2 iki 4 mikronų. Chloroplastus riboja dvi membranos. Išorinė membrana lygi, vidinė sudėtingos sulankstytos struktūros. Mažiausia raukšlė vadinama t ilakoidas... Tylakoidų grupė, sukrauta kaip monetų krūva, vadinama g žaizda... Grūdai yra sujungti vienas su kitu plokščiais kanalais - lamelės.Į tilakoidų membranas įmontuoti fotosintetiniai pigmentai ir fermentai, kurie užtikrina ATP sintezę. Pagrindinis fotosintezės pigmentas yra chlorofilas, kuris lemia žalią chloroplastų spalvą.
Vidinė chloroplastų erdvė yra užpildyta stroma... Stromoje yra apskrita "plika" DNR, ribosomos, Kalvino ciklo fermentai ir krakmolo grūdeliai. Kiekvieno tilakoido viduje yra protonų rezervuaras, ir kaupiasi H +. Chloroplastai, kaip ir mitochondrijos, dalijasi į dvi dalis, geba autonomiškai daugintis. Žemesniųjų augalų chloroplastai vadinami chromatoforai.
Leukoplastai... Išorinė membrana lygi, vidinė membrana sudaro nedaug tilakoidų. Stromoje yra žiedinė "plika" DNR, ribosomos, fermentai rezervinių maistinių medžiagų sintezei ir hidrolizei. Pigmentų nėra. Ypač daug leukoplastų turi požeminių augalų organų (šaknų, gumbų, šakniastiebių ir kt.) ląstelių. .). Amiloplastai-sintetina ir kaupia krakmolą , elioplastai- alyvos , proteinoplastai- baltymai. Tame pačiame leukoplaste gali kauptis įvairios medžiagos.
Chromoplastai. Išorinė membrana lygi, vidinė arba taip pat lygi, arba sudaro pavienius tilakoidus. Stromoje yra žiedinė DNR ir pigmentai - karotinoidai suteikiant chromoplastams geltoną, raudoną arba oranžinę spalvą. Pigmento kaupimosi forma yra skirtinga: kristalų pavidalo, ištirpusių lipidų lašeliuose ir tt Chromoplastai laikomi paskutine plastidų vystymosi stadija.
Plastidai gali tarpusavyje transformuotis vienas į kitą: leukoplastai – chloroplastai – chromoplastai.
Vienos membranos organelės (EPS, Golgi aparatas, lizosomos). Jų struktūra ir funkcijos.
Vamzdinis ir vakuolinė sistema susidaro susisiekiančiomis arba atskiromis vamzdinėmis arba plokščiomis (cisterninėmis) ertmėmis, apribotomis membranomis ir išplitusiomis po visą ląstelės citoplazmą. Pavadintoje sistemoje yra grubus ir lygus citoplazminis tinklas... Grubus tinklo struktūros ypatumas yra tas, kad jis yra pritvirtintas prie membranų polisu. Dėl šios priežasties jis atlieka tam tikros kategorijos baltymų, daugiausia pašalintų iš ląstelės, sintezės funkciją, pavyzdžiui, išskiriamų liaukų ląstelių. Grubus tinklo srityje susidaro citoplazminių membranų baltymai ir lipidai, taip pat jų surinkimas. Grublaus tinklo cisternos, tankiai supakuotos į sluoksniuotą struktūrą, yra aktyviausios baltymų sintezės vietos ir vadinamos ergastoplazma.
Lygiojo citoplazminio tinklo membranose polisomų nėra. Funkciniu požiūriu šis tinklas yra susijęs su angliavandenių, riebalų ir kitų nebaltyminių medžiagų, tokių kaip steroidiniai hormonai, mainai (lytinės liaukose, antinksčių žievėje). Medžiagos, ypač liaukinės ląstelės išskiriamos medžiagos, judėjimas vyksta išilgai kanalėlių ir cisternų iš sintezės vietos į pakavimo zoną granulėse. Kepenų ląstelių srityse, kuriose gausu lygaus tinklo struktūrų, kenksmingos toksinės medžiagos, kai kurie vaistai (barbitūratai) sunaikinami ir tampa nekenksmingi. Lygiojo dryžuotų raumenų tinklo pūslelėse ir kanalėliuose kaupiasi (nusėda) kalcio jonai, kurie atlieka svarbų vaidmenį susitraukimo procese.
Golgi kompleksas-yra plokščių membraninių maišelių šūsnis, kurie vadinami cisternos... Cisternos yra visiškai izoliuotos viena nuo kitos ir nesusijungia tarpusavyje. Iš cisternų išilgai kraštų atsišakoja daugybė vamzdelių ir burbuliukų. Nuo EPS karts nuo karto atsiskiria vakuolės (burbuliukai) su susintetintomis medžiagomis, kurios persikelia į Golgi kompleksą ir su juo susijungia. EPS sintezuojamos medžiagos tampa sudėtingesnės ir kaupiasi Golgi komplekse. Golgi komplekso funkcijos :1- „Golgi“ komplekso rezervuaruose vyksta tolesnis iš EPS gautų medžiagų cheminis virsmas ir komplikacija. Pavyzdžiui, susidaro medžiagos, reikalingos ląstelių membranai atnaujinti (glikoproteinai, glikolipidai), polisacharidai.
2- Golgi komplekse kaupiasi medžiagos ir laikinas jų „saugojimas“
3- Susidariusios medžiagos „supakuojamos“ į burbulus (vakuoles) ir tokia forma juda per ląstelę.
4- Golgi komplekse susidaro lizosomos (sferinės organelės su skaldančiais fermentais).
Lizosomos- mažos sferinės organelės, kurių sieneles sudaro viena membrana; sudėtyje yra litikų(skaldymo) fermentai. Pirma, lizosomose, kurios yra atskirtos nuo Golgi komplekso, yra neaktyvių fermentų. Tam tikromis sąlygomis jų fermentai aktyvuojami. Lizosomai susiliejus su fagocitine arba pinocitine vakuole, susidaro virškinimo vakuolė, kurioje vyksta tarpląstelinis įvairių medžiagų virškinimas.
Lizosomų funkcijos :1- Atliekamas fagocitozės ir pinocitozės metu absorbuotų medžiagų skilimas. Biopolimerai suskaidomi iki monomerų, kurie patenka į ląstelę ir panaudojami jos reikmėms.
Šerdis ir jos konstrukciniai komponentai
Pavyzdžiui, jie gali būti naudojami naujoms organinėms medžiagoms sintetinti arba gali būti toliau skaidomi gaminant energiją.
2- Sunaikinti senus, pažeistus, perteklinius organelius. Organelių skilimas taip pat gali įvykti ląstelių badavimo metu.
Vakuolės- sferinės vienos membranos organelės, kurios yra vandens ir jame ištirpusių medžiagų rezervuarai. Vakuolės apima: fagocitinės ir pinocitinės vakuolės, virškinimo vakuolės, pūslelės, atsiskiriančios nuo EPS ir Golgi komplekso. Gyvūninės ląstelės vakuolės yra mažos, daug, tačiau jų tūris neviršija 5% viso ląstelės tūrio. Pagrindinė jų funkcija - medžiagų pernešimas per ląstelę, santykio tarp organelių įgyvendinimas.
Augalų ląstelėje vakuolės sudaro iki 90% tūrio.
Subrendusio augalo ląstelėje viena vakuolė užima centrinę vietą. Augalų ląstelės vakuolės membrana yra tonoplastas, jos turinys – ląstelės sultys. Vakuolių funkcijos augalo ląstelėje: ląstelės membranos įtempimo palaikymas, įvairių medžiagų, įskaitant ląstelės atliekas, kaupimas. Vakuolės tiekia vandenį fotosintezės procesams. Gali apimti:
- atsarginės medžiagos, kurias gali panaudoti pati ląstelė (organinės rūgštys, aminorūgštys, cukrūs, baltymai). - medžiagos, kurios pasišalina iš ląstelių metabolizmo ir kaupiasi vakuolėse (fenoliai, taninai, alkaloidai ir kt.) - fitohormonai, fitoncidai,
- pigmentai (dažai), kurie suteikia ląstelėms purpurinę, raudoną, mėlyną, violetinę, o kartais geltoną arba kreminę sultis. Būtent ląstelių sulčių pigmentai nuspalvina žiedų, vaisių, šaknų žiedlapius
14. Nemembraninės organelės (mikrotubulai, ląstelės centras, ribosomos). Jų struktūra ir funkcijos.Ribosoma – nemembraninis ląstelės organoidas, vykdantis baltymų biosintezę. Susideda iš dviejų subvienetų – mažo ir didelio. Ribosoma susideda iš 3-4 r-RNR molekulių, kurios sudaro jos karkasą, ir keliasdešimties įvairių baltymų molekulių. Ribosomos sintetinamos branduolyje. Ląstelėje ribosomos gali būti granuliuoto EPS paviršiuje arba ląstelės hialoplazmoje polisomos pavidalu. polisomas - tai i-RNR ir kelių ribosomų kompleksas, nuskaitantis iš jo informaciją. Funkcija ribosomos- baltymų biosintezė. Jeigu ribosomos išsidėsčiusios ant EPS, tai jų sintetinami baltymai panaudojami viso organizmo poreikiams, hialoplazmos ribosomos sintetina baltymus pačios ląstelės poreikiams. Prokariotinių ląstelių ribosomos yra mažesnės nei eukariotų ribosomos. Tos pačios mažos ribosomos randamos mitochondrijose ir plastidėse.
Mikrovamzdeliai - tuščiavidurės cilindrinės ląstelių struktūros, susidedančios iš neredukuojamo baltymo tubulino. Mikrovamzdeliai negali susitraukti. Mikrotubulo sieneles sudaro 13 tubulino baltymo gijų. Mikrotubulai yra ląstelių hialoplazmos storyje.
Blakstienos ir žvyneliai - judėjimo organelės. Pagrindinė funkcija - ląstelių judėjimas arba judėjimas išilgai aplinkinio skysčio ar dalelių ląstelių. Daugialąsčiame organizme blakstienos būdingos kvėpavimo takų epiteliui, kiaušintakiams, o žvyneliai – spermatozoidams. Blakstienos ir žvyneliai skiriasi tik dydžiu – žvyneliai ilgesni. Jie yra pagrįsti mikrovamzdeliais, išdėstytais pagal sistemą 9 (2) + 2. Tai reiškia, kad cilindro sienelę sudaro 9 dvigubi mikrovamzdeliai (dubletai), kurių centre yra 2 pavieniai mikrovamzdeliai. Baziniai kraujo kūneliai yra blakstienų ir žvynelių atrama. Bazinis korpusas yra cilindro formos, sudarytas iš 9 mikrovamzdelių trynukų (tripletų), bazinio kūno centre mikrovamzdelių nėra.
Cl e tikslus centras — mitozinis centras, pastovi beveik visų gyvūnų ir kai kurių augalų ląstelių struktūra, lemia besidalijančios ląstelės polius (žr. Mitozė) . Ląstelės centras dažniausiai susideda iš dviejų centriolių – tankių 0,2-0,8 dydžio granulių μm, esantys stačiu kampu vienas kitam. Susidarius mitoziniam aparatui centrioliai nukrypsta į ląstelės polius, nulemdami ląstelės dalijimosi veleno orientaciją. Todėl teisingiau K. c. skambinti mitozinis centras, atspindi tai jos funkcinę reikšmę, ypač todėl, kad tik kai kuriose ląstelėse To. c. esantis jos centre. Vystantis organizmui, tiek padėtis To. C. Keičiasi. ląstelėse ir jo forma. Ląstelių dalijimosi metu kiekviena iš dukterinių ląstelių gauna centriolių porą. Jų padvigubėjimo procesas dažniau vyksta ankstesnio ląstelių dalijimosi pabaigoje. Daugelio patologinių ląstelių dalijimosi formų atsiradimas yra susijęs su nenormaliu dalijimusi.
Dar gerokai prieš pasirodant patikimiems duomenims apie visų daiktų vidinę struktūrą, graikų mąstytojai įsivaizdavo materiją mažiausių ugningų dalelių pavidalu, kurios nuolat juda. Tikriausiai tokia pasaulio daiktų tvarkos vizija buvo išvesta iš grynai loginių išvedžiojimų. Nepaisant šio teiginio naivumo ir visiško įrodymų trūkumo, jis pasirodė esąs tiesa. Nors mokslininkams drąsų spėjimą pavyko patvirtinti tik po dvidešimt trijų šimtmečių.
Atomų sandara
pabaigoje buvo ištirtos išlydžio vamzdžio, kuriuo buvo leidžiama srovė, savybės. Stebėjimai parodė, kad šiuo atveju išsiskiria du dalelių srautai:
Neigiamos katodinių spindulių dalelės buvo vadinamos elektronais. Vėliau daugelyje procesų buvo aptiktos dalelės, turinčios tą patį krūvio ir masės santykį. Atrodė, kad elektronai yra universalios įvairių atomų sudedamosios dalys, gana lengvai atskiriamos bombarduojant jonus ir atomus.
Teigiamą krūvį turinčios dalelės atrodė kaip atomų fragmentai, praradę vieną ar daugiau elektronų. Tiesą sakant, teigiami spinduliai buvo atomų grupės, kuriose nebuvo neigiamų dalelių ir dėl to jie turi teigiamą krūvį.
Thompsono modelis
Remiantis eksperimentais, buvo nustatyta, kad teigiamos ir neigiamos dalelės reprezentavo atomo esmę, buvo jo komponentai. Anglų mokslininkas J. Thomsonas pasiūlė savo teoriją. Jo nuomone, atomo sandara ir atomo branduolys buvo savotiška masė, kurioje neigiami krūviai buvo suspausti į teigiamo krūvio kamuoliuką, kaip razinos pyrage. Dėl įkrovos kompensacijos pyragas tapo neutralus.
Rutherfordo modelis
Jaunas amerikiečių mokslininkas Rutherfordas, analizuodamas pėdsakus, likusius po alfa dalelių, priėjo prie išvados, kad Thompsono modelis yra netobulas. Kai kurios alfa dalelės buvo nukreiptos mažais kampais - 5-10 o. Retais atvejais alfa dalelės nukrypdavo dideliais 60–80 o kampais, o išskirtiniais – labai dideli – 120–150 o. Thompsono atomo modelis negalėjo paaiškinti tokio skirtumo.
Rutherfordas siūlo naują modelį, paaiškinantį atomo ir atomo branduolio struktūrą. Proceso fizika teigia, kad atomas turi būti 99% tuščias, o aplink jį turi skrieti mažytis branduolys ir elektronai.
Atsitrenkimus jis aiškina tuo, kad atomo dalelės turi savo elektros krūvius. Bombarduojant įkrautas daleles, atominiai elementai makrokosme elgiasi kaip paprasti įkrauti kūnai: vienodų krūvių dalelės viena kitą atstumia, o priešingų krūvių traukia.
Atomų būsena
Praėjusio amžiaus pradžioje, kai buvo paleisti pirmieji dalelių greitintuvai, visos teorijos, aiškinančios atomo branduolio sandarą ir patį atomą, laukė eksperimentinio patikrinimo. Tuo metu alfa ir beta spindulių sąveika su atomais jau buvo nuodugniai ištirta. Iki 1917 m. buvo manoma, kad atomai yra stabilūs arba radioaktyvūs. Neįmanoma suskaidyti stabilių atomų, negalima kontroliuoti radioaktyviųjų branduolių skilimo. Tačiau Rutherfordui pavyko paneigti šią nuomonę.
Pirmasis protonas
1911 metais E. Rutherfordas iškėlė idėją, kad visi branduoliai susideda iš tų pačių elementų, kurių pagrindas yra vandenilio atomas. Šią mokslininko idėją paskatino svarbi ankstesnių materijos struktūros tyrimų išvada: visų cheminių elementų masės dalijamos be likučio iš vandenilio masės. Nauja prielaida atvėrė precedento neturinčias galimybes, leido naujai pamatyti atomo branduolio struktūrą. Branduolinės reakcijos turėjo patvirtinti arba paneigti naują hipotezę.
Eksperimentai buvo atlikti 1919 m. su azoto atomais. Bombarduodamas juos alfa dalelėmis, Rutherfordas pasiekė nuostabų rezultatą.
N atomas sugėrė alfa dalelę, tada virto deguonies atomu O 17 ir išspinduliavo vandenilio branduolį. Tai buvo pirmasis dirbtinis vieno elemento atomo pavertimas kitu. Tokia patirtis įkvėpė viltį, kad atomo branduolio sandara ir esamų procesų fizika leidžia atlikti kitas branduolines transformacijas.
Mokslininkas savo eksperimentuose taikė scintiliacijos metodą – blykstę. Pagal blyksnių dažnį jis padarė išvadas apie atomo branduolio sudėtį ir struktūrą, apie pagamintų dalelių charakteristikas, apie jų atominę masę ir serijos numerį. Nežinomą dalelę Rutherfordas pavadino protonu. Jis turėjo visas vandenilio atomo savybes, be vienintelio elektrono – vieno teigiamo krūvio ir atitinkamos masės. Taigi buvo įrodyta, kad protonas ir vandenilio branduolys yra viena ir ta pati dalelė.
1930 m., kai buvo pastatyti ir paleisti pirmieji dideli greitintuvai, buvo patikrintas ir įrodytas Rutherfordo atomo modelis: kiekvienas vandenilio atomas susideda iš vienišo elektrono, kurio padėties nustatyti neįmanoma, ir laisvo atomo, kurio viduje yra vienas teigiamas protonas. . Kadangi bombardavimo metu iš atomo gali skristi protonai, elektronai ir alfa dalelės, mokslininkai manė, kad jie yra bet kurio atomo branduolio komponentai. Tačiau toks branduolio atomo modelis atrodė nestabilus – elektronai buvo per dideli, kad tilptų į branduolį, be to, iškilo rimtų sunkumų, susijusių su impulso ir energijos tvermės dėsnio pažeidimu. Šie du įstatymai, kaip griežti buhalteriai, sakė, kad impulsas ir masė bombarduojant išnyksta nežinoma kryptimi. Kadangi šie įstatymai buvo visuotinai priimti, reikėjo rasti tokio nutekėjimo paaiškinimą.
Neutronai
Viso pasaulio mokslininkai atliko eksperimentus, kurių tikslas buvo atrasti naujus sudedamuosius atomų branduolius. 1930-aisiais vokiečių fizikai Beckeris ir Bothe bombardavo berilio atomus alfa dalelėmis. Šiuo atveju užfiksuota nežinoma spinduliuotė, kurią nuspręsta pavadinti G-spinduliais. Išsamūs tyrimai bylojo apie kai kurias naujųjų spindulių ypatybes: jie galėjo sklisti griežtai tiesia linija, nesąveikavo su elektriniais ir magnetiniais laukais, turėjo didelį prasiskverbimą. Vėliau dalelės, sudarančios tokio tipo spinduliuotę, buvo aptiktos alfa dalelėms sąveikaujant su kitais elementais – boru, chromu ir kt.
Chadwicko hipotezė
Tada Jamesas Chadwickas, kolega ir Rutherfordo mokinys, perdavė trumpą žinutę žurnale „Nature“, kuris vėliau tapo plačiai žinomas. Chadwickas atkreipė dėmesį į tai, kad prieštaravimas išsaugojimo dėsniuose yra lengvai išsprendžiamas, jei manome, kad naujoji spinduliuotė yra neutralių dalelių srautas, kurių kiekvienos masė yra maždaug lygi protono masei. Atsižvelgdami į šią prielaidą, fizikai iš esmės papildė hipotezę, paaiškinančią atomo branduolio struktūrą. Trumpai tariant, priedų esmė buvo sumažinta iki naujos dalelės ir jos vaidmens atomo struktūroje.
Neutronų savybės
Atrastai dalelei buvo suteiktas „neutrono“ pavadinimas. Naujai atrastos dalelės aplink jas nesudarė elektromagnetinių laukų, jos lengvai prasiskverbė pro medžiagą, neprarasdamos energijos. Retais susidūrimais su lengvaisiais atomų branduoliais neutronas gali išmušti iš atomo branduolį, tuo pačiu prarasdamas didelę dalį savo energijos. Atomo branduolio struktūra numatė, kad kiekvienoje medžiagoje yra skirtingas neutronų skaičius. Atomai, turintys tą patį branduolinį krūvį, bet turintys skirtingą neutronų skaičių, vadinami izotopais.
Neutronai buvo puikus alfa dalelių pakaitalas. Šiuo metu būtent jie naudojami tiriant atomo branduolio struktūrą. Neįmanoma trumpai apibūdinti jų reikšmės mokslui, tačiau būtent atomų branduolių bombardavimo neutronais dėka fizikai sugebėjo gauti beveik visų žinomų elementų izotopų.
Atomo branduolio sudėtis
Šiuo metu atomo branduolio struktūra yra protonų ir neutronų rinkinys, kurį kartu laiko branduolinės jėgos. Pavyzdžiui, helio branduolys yra dviejų neutronų ir dviejų protonų gabalas. Lengvieji elementai turi beveik vienodą protonų ir neutronų skaičių, o sunkieji – daug daugiau neutronų.
Šį branduolio struktūros vaizdą patvirtina eksperimentai su šiuolaikiniais dideliais greitintuvais su greitais protonais. Elektrines protonų atstūmimo jėgas subalansuoja energingos jėgos, veikiančios tik pačiame branduolyje. Nors branduolinių jėgų prigimtis dar nėra iki galo suprasta, jų egzistavimas praktiškai įrodytas ir visiškai paaiškina atomo branduolio sandarą.
Masės ir energijos ryšys
1932 metais Wilsono fotoaparatas užfiksavo nuostabią nuotrauką, įrodančią, kad egzistuoja elektrono masės teigiamai įkrautos dalelės.
Prieš tai teigiamus elektronus teoriškai numatė P. Dirakas. Tikras teigiamas elektronas buvo rastas ir kosminėje spinduliuotėje. Naujoji dalelė buvo pavadinta pozitronu. Susidūrus su jo dvyniu – elektronu, įvyksta anihiliacija – abipusis dviejų dalelių anihiliacija. Taip išsiskiria tam tikras energijos kiekis.
Taigi makrokosmui sukurta teorija visiškai tiko smulkiausių materijos elementų elgsenai apibūdinti.
Radioaktyviosios taršos ypatybė, priešingai nei užterštumas kitais teršalais, yra ta, kad žalingą poveikį žmogui ir aplinkos objektams sukelia ne pats radionuklidas (teršalas), o spinduliuotė, iš kurios jis yra.
Tačiau kartais radionuklidas yra toksiškas elementas. Pavyzdžiui, po avarijos Černobylio atominėje elektrinėje su branduolinio kuro dalelėmis į aplinką pateko plutonis 239, 242 Ru. Be to, kad plutonis yra alfa skleidėjas ir, prarijus, kelia didelį pavojų, pats plutonis yra toksiškas elementas.
Dėl šios priežasties naudojamos dvi kiekybinių rodiklių grupės: 1) radionuklidų kiekiui įvertinti ir 2) radiacijos poveikiui objektui įvertinti.
Veikla- kiekybinis radionuklidų kiekio analizuojamame objekte matas. Aktyvumas nustatomas pagal atomų radioaktyviųjų skilimų skaičių per laiko vienetą. SI aktyvumo matavimo vienetas yra bekerelis (Bq), lygus vienam skilimui per sekundę (1Bq = 1 dec / s). Kartais naudojamas nesisteminis veiklos matavimo vienetas – Curie (Ki); 1Ci = 3,7 × 1010 Bq.
Radiacijos dozė- kiekybinis spinduliuotės poveikio objektui matas.
Dėl to, kad spinduliuotės poveikis objektui gali būti vertinamas įvairiais lygiais: fiziniu, cheminiu, biologiniu; atskirų molekulių, ląstelių, audinių ar organizmų ir pan. lygmenyje naudojamos kelių tipų dozės: sugertoji, efektyvusis ekvivalentas, ekspozicija.
Norint įvertinti spinduliuotės dozės pokytį laikui bėgant, naudojamas „dozės galios“ indikatorius. Dozės greitis yra dozės ir laiko santykis. Pavyzdžiui, išorinės apšvitos iš natūralių spinduliuotės šaltinių dozės galia Rusijos teritorijoje yra 4-20 μR / h.
Pagrindinis standartas žmonėms – pagrindinės dozės ribinė vertė (1 mSv per metus) – įvedamas efektyvios ekvivalentinės dozės vienetais. Yra veiklos vienetų standartai, žemės užterštumo lygiai, VDU, GWP, SanPiN ir kt.
Atomo branduolio sandara.
Atomas yra mažiausia cheminio elemento dalelė, kuri išlaiko visas savo savybes. Pagal savo struktūrą atomas yra sudėtinga sistema, susidedanti iš labai mažo (10–13 cm) teigiamai įkrauto branduolio, esančio atomo centre, ir neigiamo krūvio elektronų, besisukančių aplink branduolį skirtingomis orbitomis. Neigiamas elektronų krūvis yra lygus teigiamam branduolio krūviui, o apskritai jis yra elektriškai neutralus.
Atomo branduoliai susideda iš nukleonai - branduoliniai protonai ( Z - protonų skaičius) ir branduoliniai neutronai (N – neutronų skaičius). „Branduoliniai“ protonai ir neutronai skiriasi nuo laisvos būsenos dalelių. Pavyzdžiui, laisvasis neutronas, skirtingai nei surištas branduolyje, yra nestabilus ir virsta protonu ir elektronu.
Nukleonų skaičius Am (masės skaičius) yra protonų ir neutronų skaičių suma: Am = Z + N.
Protonas - bet kurio atomo elementarioji dalelė, jos teigiamas krūvis lygus elektrono krūviui. Elektronų skaičių atomo apvalkale lemia protonų skaičius branduolyje.
Neutronas - kitos rūšies visų elementų branduolinės dalelės. Jo nėra tik lengvojo vandenilio branduolyje, kurį sudaro vienas protonas. Jis neturi įkrovimo ir yra elektra neutralus. Atomo branduolyje neutronai yra stabilūs, o laisvoje būsenoje – nestabilūs. Neutronų skaičius to paties elemento atomų branduoliuose gali svyruoti, todėl neutronų skaičius branduolyje elementui nebūdingas.
Nukleonus (protonus + neutronus) atomo branduolio viduje laiko branduolinės traukos jėgos. Branduolinės jėgos yra 100 kartų stipresnės nei elektromagnetinės jėgos, todėl branduolyje laikomi panašaus krūvio protonai. Branduolinės jėgos pasireiškia tik labai mažais atstumais (10 -13 cm), jos sudaro potencialią branduolio surišimo energiją, kuri kai kurių transformacijų metu iš dalies išsiskiria, virsta kinetine energija.
Atomams, kurių branduolio sudėtis skiriasi, naudojamas pavadinimas „nuklidai“, o radioaktyviems atomams - „radionuklidai“.
Nuklidai vadinti atomus arba branduolius, turinčius tam tikrą nukleonų skaičių ir tam tikrą branduolio krūvį (nuklido A X žymėjimas).
Vadinami nuklidai, turintys vienodą nukleonų skaičių (Am = const). izobarai. Pavyzdžiui, nuklidai 96 Sr, 96 Y, 96 Zr priklauso izobarų, kurių nukleonų skaičius Am = 96, serijai.
Nuklidai, turintys tokį patį protonų skaičių (Z = const) yra vadinami izotopų. Jie skiriasi tik neutronų skaičiumi, todėl priklauso tam pačiam elementui: 234 U , 235 U, 236 U , 238 U .
Izotopai- nuklidai, turintys vienodą neutronų skaičių (N = Am -Z = const). Nuklidai: 36 S, 37 Cl, 38 Ar, 39 K, 40 Ca priklauso 20 neutronų izotopų serijai.
Izotopai paprastai žymimi Z X M, kur X yra cheminio elemento simbolis; M – masės skaičius, lygus protonų ir neutronų skaičiaus branduolyje sumai; Z yra branduolio atominis skaičius arba krūvis, lygus protonų skaičiui branduolyje. Kadangi kiekvienas cheminis elementas turi savo pastovų atominį skaičių, jis dažniausiai praleidžiamas ir apsiribojama tik masės skaičiaus užrašymu, pavyzdžiui: 3 H, 14 C, 137 Cs, 90 Sr ir kt.
Branduoliniai atomai, kurių masės skaičiai vienodi, bet skirtingi krūviai ir dėl to skirtingos savybės, vadinami „izobarais“, todėl, pavyzdžiui, vieno iš fosforo izotopų masės skaičius yra 32–15 P 32, tas pats masės skaičius turi vieną iš sieros izotopai - 16 S 32.
Nuklidai gali būti stabilūs (jei jų branduoliai yra stabilūs ir nesuyra) ir nestabilūs (jei jų branduoliai yra nestabilūs ir vyksta pokyčių, dėl kurių galiausiai padidėja branduolio stabilumas). Nestabilūs atomų branduoliai, galintys savaime irti, vadinami radionuklidai. Savaiminio atomo branduolio irimo reiškinys, lydimas dalelių emisijos ir (ar) elektromagnetinės spinduliuotės, vadinamas radioaktyvumas.
Dėl radioaktyvaus skilimo gali susidaryti ir stabilus, ir radioaktyvus izotopas, kuris savo ruožtu savaime suyra. Tokios radioaktyviųjų elementų grandinės, sujungtos branduolinių virsmų serija, vadinamos radioaktyvios šeimos.
Šiuo metu IURAC (Tarptautinė grynosios ir taikomosios chemijos sąjunga) oficialiai įvardijo 109 cheminius elementus. Iš jų tik 81 turi stabilius izotopus, iš kurių sunkiausias yra bismutas (Z= 83). Likusiems 28 elementams žinomi tik radioaktyvūs izotopai ir uranas (U ~ 92) yra sunkiausias gamtoje randamas elementas. Didžiausias iš natūralių nuklidų turi 238 nukleonus. Iš viso įrodyta, kad egzistuoja apie 1700 šių 109 elementų nuklidų, o atskirų elementų izotopų skaičius svyruoja nuo 3 (vandenilio) iki 29 (platinos).
Atomo branduolys- tai centrinė atomo dalis, susidedanti iš protonų ir neutronų (kurie kartu vadinami nukleonai).
Branduolį E. Rutherfordas atrado 1911 m., tyrinėdamas ištrauką α - dalelės per materiją. Paaiškėjo, kad beveik visa atomo masė (99,95%) yra sutelkta branduolyje. Atomo branduolio dydis yra 10 -1 3 -10 - 12 cm, o tai yra 10 000 kartų mažesnis už elektronų apvalkalo dydį.
E. Rutherfordo pasiūlytas planetinis atomo modelis ir jo eksperimentinis vandenilio branduolių stebėjimas išmuštas α -dalelės iš kitų elementų branduolių (1919-1920), paskatino mokslininką mintis apie protonas... Terminas protonas buvo įvestas praėjusio amžiaus 20-ųjų pradžioje.
Protonas (iš graikų k. protonų- pirmasis, simbolis p) Yra stabili elementari dalelė, vandenilio atomo branduolys.
Protonas- teigiamai įkrauta dalelė, kurios krūvis absoliučia reikšme yra lygus elektrono krūviui e= 1,6 10 -1 9 Cl. Protono masė yra 1836 kartus didesnė už elektrono masę. Ramybės protono masė m p= 1,6726231 10–27 kg = 1,007276470 amu
Antroji branduolio dalelė yra neutronas.
Neutronas (iš lat. kastruotas- nei vienas, nei kitas, simbolis n) Ar elementarioji dalelė, kuri neturi krūvio, t.y., neutrali.
Neutrono masė yra 1839 kartus didesnė už elektrono masę. Neutrono masė yra beveik lygi (šiek tiek daugiau) protono masei: likusioji laisvojo neutrono masė m n= 1,6749286 10–27 kg = 1,0008664902 amu ir viršija protono masę 2,5 karto už elektrono masę. Neutronas kartu su protonu bendruoju pavadinimu nukleonas yra atominių branduolių dalis.
Neutroną 1932 metais aptiko E. Rutherfordo mokinys D. Chadwigas, bombarduodamas berilį. α - dalelės. Gauta spinduliuotė, turinti aukštą prasiskverbimo gebą (įveikianti 10-20 cm storio švino plokštės barjerą), sustiprino jos poveikį praeinant pro parafino plokštelę (žr. pav.). Joliot-Curies atliktas šių dalelių energijos iš Wilsono kameros takelių įvertinimas ir papildomi stebėjimai leido atmesti pradinę prielaidą, kad γ - kvantai. Didelis naujų dalelių, vadinamų neutronais, prasiskverbimas buvo paaiškintas jų elektroneutralumu. Juk įkrautos dalelės aktyviai sąveikauja su medžiaga ir greitai praranda energiją. Neutronų egzistavimą E. Rutherfordas numatė likus 10 metų iki D. Chadwigo eksperimentų. Pataikęs α - berilio branduolyje esančios dalelės, įvyksta tokia reakcija:
Čia yra neutrono simbolis; jo krūvis lygus nuliui, o santykinė atominė masė apytiksliai lygi vienetui. Neutronas yra nestabili dalelė: laisvas neutronas per ~ 15 min. skyla į protoną, elektroną ir neutriną – dalelę, neturinčią ramybės masės.
1932 m. J. Chadwickui atradus neutroną, D. Ivanenko ir V. Heisenbergas savarankiškai pasiūlė protonų-neutronų (nukleono) branduolio modelis... Pagal šį modelį branduolį sudaro protonai ir neutronai. Protonų skaičius Z sutampa su elemento eilės numeriu D. I. Mendelejevo lentelėje.
Pagrindinis mokestis K nustatoma pagal protonų skaičių Z sudarantis branduolį ir yra elektronų krūvio absoliučios vertės kartotinis e:
Q = + Ze.
Skaičius Z paskambino branduolio krūvio numeris arba atominis skaičius.
Šerdies masės skaičius A vadinamas bendru jame esančių nukleonų, tai yra protonų ir neutronų, skaičiumi. Neutronų skaičius branduolyje žymimas raide N... Taigi masės skaičius yra:
A = Z + N.
Nukleonams (protonams ir neutronams) priskiriamas masės skaičius, lygus vienetui, elektronui – nuliui.
Branduolio sudėties idėją taip pat palengvino atradimas izotopų.
Izotopai (iš graikų k. isos- lygus, toks pat ir topoa- vieta) yra to paties cheminio elemento atomų atmainos, kurių atomų branduoliai turi tą patį protonų skaičių ( Z) ir skirtingas neutronų skaičius ( N).
Tokių atomų branduoliai dar vadinami izotopais. Izotopai yra nuklidai vienas elementas. Nuklidas (iš lot. branduolys- branduolys) - bet koks atomo branduolys (atitinkamai atomas) su nurodytais skaičiais Z ir N... Bendras nuklidų pavadinimas yra ……. kur X- cheminio elemento simbolis, A = Z + N- masės skaičius.
Izotopai užima tą pačią vietą periodinėje elementų lentelėje, iš kur kilo jų pavadinimas. Izotopai, kaip taisyklė, labai skiriasi savo branduolinėmis savybėmis (pavyzdžiui, gebėjimu įsitraukti į branduolines reakcijas). Izotopų cheminės (b beveik tiek pat fizinės) savybės yra vienodos. Taip yra dėl to, kad chemines elemento savybes lemia branduolio krūvis, nes būtent jis daro įtaką atomo elektroninio apvalkalo struktūrai.
Išimtis yra lengvųjų elementų izotopai. Vandenilio izotopai 1 N — protium, 2 N— deuterio, 3 N — tričio taip stipriai skiriasi masė, kad skiriasi jų fizinės ir cheminės savybės. Deuteris yra stabilus (ty neradioaktyvus) ir yra įtrauktas į paprastą vandenilį kaip maža priemaiša (1:4500). Kai deuteris susijungia su deguonimi, susidaro sunkusis vanduo. Jis verda 101,2 ° C temperatūroje esant normaliam atmosferos slėgiui ir užšąla +3,8 ° C temperatūroje. Tritis β -Radioaktyvus, kurio pusinės eliminacijos laikas yra apie 12 metų.
Visi cheminiai elementai turi izotopus. Kai kurie elementai turi tik nestabilius (radioaktyvius) izotopus. Visiems elementams radioaktyvieji izotopai buvo gauti dirbtinai.
Urano izotopai. Elementas uranas turi du izotopus – kurių masės skaičiai 235 ir 238. Izotopas yra tik 1/140 dažnesnio.
Tyrinėdami medžiagos sudėtį, mokslininkai padarė išvadą, kad visa medžiaga susideda iš molekulių ir atomų. Ilgą laiką atomas (išvertus iš graikų kalbos „nedalomas“) buvo laikomas mažiausiu struktūriniu materijos vienetu. Tačiau tolesni tyrimai parodė, kad atomas turi sudėtingą struktūrą ir savo ruožtu apima mažesnes daleles.
Iš ko sudarytas atomas?
1911 m. mokslininkas Rutherfordas pasiūlė, kad atomas turi centrinę dalį su teigiamu krūviu. Taip pirmą kartą atsirado atomo branduolio samprata.
Pagal Rutherfordo schemą, vadinamą planetiniu modeliu, atomas susideda iš branduolio ir elementariųjų dalelių, turinčių neigiamą krūvį – elektronų, judančių aplink branduolį, lygiai taip pat, kaip planetos sukasi aplink Saulę.
1932 metais kitas mokslininkas Chadwickas atrado neutroną – dalelę, kuri neturi elektros krūvio.
Pagal šiuolaikines koncepcijas branduoliai atitinka Rutherfordo pasiūlytą planetos modelį. Branduolys neša didžiąją atominės masės dalį. Jis taip pat turi teigiamą krūvį. Atomo branduolyje yra protonų – teigiamai įkrautų dalelių ir neutronų – dalelių, kurios neturi krūvio. Protonai ir neutronai vadinami nukleonais. Aplink branduolį skrieja neigiamo krūvio dalelės – elektronai.
Protonų skaičius branduolyje yra lygus judančių orbita. Vadinasi, pats atomas yra dalelė, kuri neturi krūvio. Jei atomas pagauna kitų elektronus arba praranda savuosius, tada jis tampa teigiamas arba neigiamas ir vadinamas jonu.
Elektronai, protonai ir neutronai bendrai vadinami subatominėmis dalelėmis.
Branduolinis užtaisas
Branduolys turi krūvio skaičių Z. Jis nustatomas pagal protonų, sudarančių atomo branduolį, skaičių. Šią sumą nesunku sužinoti: tereikia remtis periodine Mendelejevo sistema. Elemento, kuriam priklauso atomas, eilės skaičius yra lygus protonų skaičiui branduolyje. Taigi, jei serijos numeris 8 atitinka cheminį elementą deguonį, tada protonų skaičius taip pat bus lygus aštuoniems. Kadangi protonų ir elektronų skaičius atome yra vienodas, tada taip pat bus aštuoni elektronai.
Neutronų skaičius vadinamas izotopiniu skaičiumi ir žymimas raide N. Jų skaičius gali skirtis to paties cheminio elemento atome.
Protonų ir elektronų suma branduolyje vadinama atomo masės skaičiumi ir žymima raide A. Taigi masės skaičiaus apskaičiavimo formulė atrodo taip: A = Z + N.
Izotopai
Tuo atveju, kai elementai turi vienodą protonų ir elektronų skaičių, bet skirtingą neutronų skaičių, jie vadinami cheminio elemento izotopais. Gali būti vienas arba keli izotopai. Jie dedami į tą pačią periodinės lentelės langelį.
Izotopai turi didelę reikšmę chemijoje ir fizikoje. Pavyzdžiui, vandenilio izotopas – deuteris – jungiasi su deguonimi ir susidaro visiškai nauja medžiaga, vadinama sunkiuoju vandeniu. Jo virimo ir užšalimo temperatūra skiriasi nuo įprastų. O deuterio derinys su kitu vandenilio izotopu – tričiu – sukelia termobranduolinės sintezės reakciją ir gali būti panaudotas didžiuliam energijos kiekiui generuoti.
Branduolio ir subatominių dalelių masė
Atomų matmenys ir masė žmogaus sąmonėje yra nereikšmingi. Branduolių dydis apytiksliai 10 -12 cm.Atomo branduolio masė fizikoje matuojama vadinamaisiais atominės masės vienetais – amu.
Už vieną amu paimkite vieną dvyliktąją anglies atomo masės. Naudojant įprastus matavimo vienetus (kilogramus ir gramus), masę galima išreikšti tokia lygtimi: 1 amu. = 1,660540 · 10 -24 g.Taip išreiškus, ji vadinama absoliučia atomine mase.
Nepaisant to, kad atomo branduolys yra masyviausias atomo komponentas, jo matmenys, palyginti su jį supančiu elektronų debesiu, yra labai maži.
Branduolinės pajėgos
Atomo branduoliai yra ypač atsparūs. Tai reiškia, kad protonai ir neutronai yra laikomi branduolyje tam tikra jėga. Tai negali būti elektromagnetinės jėgos, nes protonai yra tarsi įkrautos dalelės, ir yra žinoma, kad dalelės, turinčios tą patį krūvį, atstumia viena kitą. Gravitacinės jėgos yra per silpnos, kad išlaikytų nukleonus kartu. Vadinasi, daleles branduolyje laiko kita sąveika – branduolinės jėgos.
Branduolinė sąveika laikoma stipriausia iš visų gamtoje egzistuojančių. Todėl tokio tipo sąveika tarp atomo branduolio elementų vadinama stipriąja. Jo yra daugelyje elementariųjų dalelių, taip pat elektromagnetinių jėgų.
Branduolinių jėgų ypatybės
- Trumpa vaidyba. Branduolinės jėgos, priešingai nei elektromagnetinės, pasireiškia tik labai mažais atstumais, panašiais į branduolio dydį.
- Apmokestinimo nepriklausomybė. Ši savybė pasireiškia tuo, kad branduolinės jėgos vienodai veikia protonus ir neutronus.
- Sodrumas. Branduolio nukleonai sąveikauja tik su tam tikru skaičiumi kitų nukleonų.
Šerdies surišimo energija
Kita glaudžiai susijusi sąvoka yra branduolių surišimo energija. Branduolinio ryšio energija suprantama kaip energijos kiekis, kurio reikia atomo branduoliui padalyti į jį sudarančius nukleonus. Ji prilygsta energijai, reikalingai iš atskirų dalelių suformuoti branduolį.
Norint apskaičiuoti branduolio surišimo energiją, būtina žinoti subatominių dalelių masę. Skaičiavimai rodo, kad branduolio masė visada yra mažesnė už jį sudarančių nukleonų sumą. Masės defektas yra skirtumas tarp branduolio masės ir jo protonų bei elektronų sumos. Masės ir energijos ryšio (E = mc 2) pagalba galite apskaičiuoti energiją, susidariusią formuojantis branduoliui.
Apie branduolio surišimo energijos stiprumą galima spręsti pagal tokį pavyzdį: susidarius keliems gramams helio susidaro toks pat energijos kiekis, kaip ir deginant kelias tonas anglies.
Branduolinės reakcijos
Atomų branduoliai gali sąveikauti su kitų atomų branduoliais. Tokios sąveikos vadinamos branduolinėmis reakcijomis. Yra dviejų tipų reakcijos.
- Skilimo reakcijos. Jie atsiranda, kai dėl sąveikos sunkesni branduoliai suyra į lengvesnius.
- Sintezės reakcijos. Atvirkštinis dalijimosi procesas: branduoliai susiduria, todėl susidaro sunkesni elementai.
Visas branduolines reakcijas lydi energijos išsiskyrimas, kuris vėliau panaudojamas pramonėje, kariuomenėje, energetikos sektoriuje ir pan.
Apžvelgus atomo branduolio sudėtį, galima padaryti tokias išvadas.
- Atomas susideda iš branduolio, kuriame yra protonų ir neutronų bei aplink jį esančių elektronų.
- Atomo masės skaičius yra lygus jo branduolio nukleonų sumai.
- Nukleonus laiko kartu stipri sąveika.
- Milžiniškos jėgos, suteikiančios atomo branduoliui stabilumo, vadinamos branduolio surišimo energijomis.
