Atomic nucleus. Encyclopedia ng paaralan Component ng atomic nucleus

Chromatin

1) heterochromatin;

2) euchromatin.

Heterochromatin

Structural

Opsyonal

Euchromatin

a) mga protina ng histone;

b) mga non-histone na protina.

Yo Mga protina ng histone (mga histones

Yo Mga non-histone na protina

Nucleolus

E Sukat - 1-5 microns.

ЁForm - spherical.

Butil-butil na bahagi

Fibrillar

Nuclear shell

1. Ang panlabas na nuclear membrane (m. Nuclearis externa),

Inner nuclear membrane

Mga Pag-andar:

Karyoplasm

Pagpaparami ng cell

Nuclear apparatus

Ang nucleus ay naroroon sa lahat ng mga eukaryotic na selula, maliban sa mga mature na erythrocytes at mga tubo ng panala ng halaman. Karaniwang mayroong isang nucleus ang mga cell, ngunit minsan ay matatagpuan ang mga multinucleated na cell.

Ang nucleus ay spherical o oval.

Ang mga segment na nuclei ay matatagpuan sa ilang mga cell. Ang mga sukat ng nuclei ay mula 3 hanggang 10 microns ang lapad. Ang nucleus ay mahalaga para sa buhay ng cell. Kinokontrol nito ang aktibidad ng cell. Ang nucleus ay nag-iimbak ng namamana na impormasyong nakapaloob sa DNA. Ang impormasyong ito, salamat sa nucleus, ay ipinapadala sa mga cell ng anak na babae sa panahon ng paghahati ng cell. Tinutukoy ng nucleus ang pagtitiyak ng mga protina na na-synthesize sa cell. Ang nucleus ay naglalaman ng maraming protina na kinakailangan para sa mga function nito. Ang RNA ay synthesize sa nucleus.

Cell nucleus binubuo ng lamad, nuclear juice, isa o higit pang nucleoli at chromatin.

Functional na tungkulin nuclear envelope ay ang paghihiwalay ng genetic material (chromosome) eukaryotic cells mula sa cytoplasm na may taglay nitong maraming metabolic reactions, pati na rin ang regulasyon ng bilateral interactions sa pagitan ng nucleus at cytoplasm. Ang nuclear envelope ay binubuo ng dalawang lamad - panlabas at panloob, sa pagitan ng kung saan matatagpuan perinuclear (perinuclear) space... Ang huli ay maaaring makipag-usap sa mga tubules ng cytoplasmic reticulum. Panlabas na lamad ang nuclear envelope ay nasa direktang pakikipag-ugnay sa cytoplasm ng cell, ay may ilang mga tampok na istruktura na nagpapahintulot na maiugnay ito sa wastong sistema ng EPR ng lamad. Ang isang malaking bilang ng mga ribosome ay matatagpuan dito, pati na rin sa mga lamad ng ergastoplasm. Ang panloob na lamad ng nuclear envelope ay walang ribosome sa ibabaw nito, ngunit may kaugnayan sa istruktura sa nuclear lamina- ang fibrous peripheral layer ng nuclear protein matrix.

Ang nuclear envelope ay naglalaman ng nuclear pores 80-90 nm ang lapad, na nabuo dahil sa maraming mga zone ng pagsasanib ng dalawang nukleyar na lamad at kumakatawan, parang bilog, sa pamamagitan ng mga perforations ng buong nuclear envelope. Ang mga pores ay may mahalagang papel sa pagdadala ng mga sangkap sa loob at labas ng cytoplasm. Nuclear pore complex (NPK) na may diameter na halos 120 nm ay may isang tiyak na istraktura (binubuo ng higit sa 1000 mga protina - mga nucleoporin, ang masa na kung saan ay 30 beses na mas malaki kaysa sa ribosome), na nagpapahiwatig ng isang kumplikadong mekanismo para sa regulasyon ng nuclear-cytoplasmic na paggalaw ng mga sangkap at istruktura. Sa proseso ng nuclear-cytoplasmic transport, ang mga nuclear pores ay gumagana bilang isang uri ng molekular na salaan, na nagpapasa ng mga particle ng isang tiyak na laki nang pasibo, kasama ang isang gradient ng konsentrasyon (ions, carbohydrates, nucleotides, ATP, hormones, protina hanggang sa 60 kDa). Ang mga pores ay hindi permanenteng pormasyon. Ang bilang ng mga pores ay tumataas sa panahon ng pinakamalaking aktibidad ng nuklear. Ang bilang ng mga pores ay depende sa functional state ng cell. Kung mas mataas ang sintetikong aktibidad sa cell, mas malaki ang kanilang bilang. Tinatantya na sa mga mas mababang vertebrates sa mga erythroblast, kung saan ang hemoglobin ay masinsinang nabuo at naiipon, mayroong mga 30 pores bawat 1 μm2 ng nuclear envelope. Sa mga mature na erythrocytes ng mga nabanggit na hayop, na nagpapanatili ng kanilang nuclei, hanggang sa limang pores ay nananatili sa bawat 1 μg ng lamad, i.e. 6 beses na mas mababa.

Sa lugar ng unang complex, ang tinatawag na siksik na plato - ang layer ng protina na sumasailalim sa buong panloob na lamad ng nuclear envelope. Ang istrukturang ito ay pangunahing gumaganap ng isang sumusuportang function, dahil, sa presensya nito, ang hugis ng nucleus ay nananatili kahit na ang parehong mga lamad ng nuclear envelope ay nawasak. Ipinapalagay din na ang regular na koneksyon sa sangkap ng siksik na plato ay nag-aambag sa nakaayos na pag-aayos ng mga kromosom sa interphase nucleus.

Nuclear juice (karyoplasm o matris)- ang panloob na nilalaman ng nucleus ay isang solusyon ng mga protina, nucleotides, ions, mas malapot kaysa sa hyaloplasm. Naglalaman din ito ng mga fibrillar protein. Ang karyoplasm ay naglalaman ng nucleoli at chromatin. Ang nuclear sap ay bumubuo sa panloob na kapaligiran ng nucleus, at samakatuwid ito ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa pagtiyak ng normal na paggana ng genetic na materyal. Ang komposisyon ng nuclear juice ay naglalaman ng filamentous, o fibrillar, protina, kung saan nauugnay ang pagganap ng pagsuporta sa pag-andar: ang matrix ay naglalaman din ng mga pangunahing produkto ng transkripsyon ng genetic na impormasyon - heteronuclear RNA (hnRNA), na pinoproseso din dito, na nagiging mRNA.

Nucleolus- isang obligadong bahagi ng nucleus, na matatagpuan sa interphase nuclei at maliliit na katawan, spherical ang hugis. Ang nucleoli ay mas siksik kaysa sa nucleus. Sa nucleoli, ang synthesis ng rRNA, iba pang mga uri ng RNA at ang pagbuo ng mga subunit ay nangyayari ribosome... Ang paglitaw ng nucleoli ay nauugnay sa ilang mga zone ng chromosome, na tinatawag na nucleolar organizers. Ang bilang ng nucleoli ay tinutukoy ng bilang ng mga nucleolar organizer. Naglalaman ang mga ito ng rRNA genes. Ang mga gene ng RRNA ay sumasakop sa ilang mga lugar (depende sa uri ng hayop) ng isa o ilang mga chromosome (sa mga tao, 13-15 at 21-22 na pares) - nucleolar organizers, sa lugar kung saan nabuo ang nucleoli. Ang mga nasabing rehiyon sa metaphase chromosome ay mukhang mga pagpapaliit at tinatawag pangalawang paghihigpit. Gamit ang isang electron microscope, ang mga filamentous at butil na bahagi ay nakita sa nucleolus. Ang filamentous (fibrillar) na bahagi ay kinakatawan ng mga complex ng protina at higanteng RNA precursor molecule, kung saan nabuo ang mas maliliit na mature rRNA molecule. Sa panahon ng pagkahinog, ang mga fibril ay na-convert sa mga butil ng ribonucleoprotein (mga butil), na kumakatawan sa butil na bahagi.

Mga istruktura ng Chromatin sa anyo ng mga bukol, nakakalat sa nucleoplasm ay isang interphase na anyo ng pag-iral mga chromosome mga selula.

Ribosome - ito ay isang bilugan na ribonucleoprotein na particle na may diameter na 20-30 nm. Ang mga ribosome ay inuri bilang non-membrane cell organelles. Sa ribosomes, ang mga residue ng amino acid ay pinagsama sa polypeptide chain (protein synthesis). Ang mga ribosome ay napakaliit at marami.

Binubuo ito ng maliliit at malalaking subunit, ang kumbinasyon nito ay nangyayari sa pagkakaroon ng messenger (messenger) RNA (mRNA). Kasama sa maliit na subunit ang mga molekula ng protina at isang molekula ng ribosomal RNA (rRNA), ang pangalawa ay naglalaman ng mga protina at tatlong molekula ng rRNA. Ang protina at rRNA ayon sa timbang sa pantay na dami ay kasangkot sa pagbuo ng mga ribosom. Ang rRNA ay synthesize sa nucleolus.

Karaniwang pinagsasama ng isang molekula ng mRNA ang ilang ribosom tulad ng isang string ng mga kuwintas. Ang istrakturang ito ay tinatawag polysome. Ang mga polysome ay malayang matatagpuan sa pangunahing sangkap ng cytoplasm o nakakabit sa mga lamad ng magaspang na cytoplasmic reticulum. Sa parehong mga kaso, nagsisilbi sila bilang mga site para sa aktibong synthesis ng protina. Ang paghahambing ng ratio ng bilang ng mga libre at membrane-attached polysomes sa embryonic undifferentiated at tumor cells, sa isang banda, at sa mga dalubhasang selula ng isang adult na organismo, sa kabilang banda, ay humantong sa konklusyon na ang mga protina para sa kanilang sariling mga pangangailangan ( para sa paggamit ng "bahay") ay nabuo sa mga polysome ng hyaloplasm ng cell na ito, habang ang mga protina ay synthesize sa polysomes ng butil-butil na network, na inalis mula sa cell at ginagamit para sa mga pangangailangan ng katawan (halimbawa, digestive enzymes. , mga protina ng gatas ng ina). Ang mga ribosome ay maaaring malayang matatagpuan sa cytoplasm o maiugnay sa endoplasmic reticulum, na bahagi ng magaspang na EPS. Ang mga protina na nabuo sa mga ribosom na konektado sa EPS membrane ay karaniwang pumapasok sa mga EPS cisterns. Ang mga protina na na-synthesize sa mga libreng ribosome ay nananatili sa hyaloplasm. Halimbawa, ang hemoglobin sa mga erythrocytes ay na-synthesize sa mga libreng ribosome. Ang mga ribosom ay naroroon din sa mitochondria, plastids, at prokaryotic na mga selula.

Nakaraan11121314151617181920212223242526Susunod

TINGNAN PA:

Istraktura ng nucleus at komposisyon ng kemikal

Kasama sa nucleus ang chromatin, nucleolus, karyoplasm (nucleoplasm), nuclear envelope.

Sa isang cell na naghahati, sa karamihan ng mga kaso mayroong isang nucleus, ngunit may mga cell na may dalawang nuclei (20% ng mga selula ng atay ay binucleated), pati na rin ang multinucleated (osteoclast ng bone tissue).

ЁMga sukat - saklaw mula 3-4 hanggang 40 microns.

Ang bawat uri ng cell ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang pare-parehong ratio ng dami ng nucleus sa dami ng cytoplasm. Ang ratio na ito ay tinatawag na Gertving index. Depende sa halaga ng index na ito, ang mga cell ay nahahati sa dalawang grupo:

1. nuclear - ang Gertving index ay mas mahalaga;

2. cytoplasmic - ang Götwing index ay may hindi gaanong halaga.

ЁHugis - maaaring spherical, hugis baras, hugis bean, annular, segmented.

ЁLocalization - ang nucleus ay palaging naisalokal sa isang tiyak na lugar sa cell. Halimbawa, sa mga cylindrical na selula ng tiyan, ito ay nasa basal na posisyon.

Ang nucleus sa isang cell ay maaaring nasa dalawang estado:

a) mitotic (sa panahon ng paghahati);

b) interphase (sa pagitan ng mga dibisyon).

Sa isang buhay na cell, ang interphase nucleus ay mukhang isang optically empty, tanging ang nucleolus ang matatagpuan. Ang mga istruktura ng nucleus sa anyo ng mga thread, butil ay maaaring sundin lamang kapag damaging kadahilanan kumilos sa cell, kapag ito ay napupunta sa isang estado ng paranecrosis (isang borderline estado sa pagitan ng buhay at kamatayan). Mula sa estadong ito, ang cell ay maaaring bumalik sa normal na buhay o mamatay. Pagkatapos ng pagkamatay ng cell, morphologically, ang mga sumusunod na pagbabago ay nakikilala sa nucleus:

1) karyopyknosis - compaction ng nucleus;

2) karyorexis - agnas ng nucleus;

3) karyolysis - paglusaw ng nucleus.

Mga Pag-andar: 1) imbakan at paghahatid ng genetic na impormasyon,

2) biosynthesis ng protina, 3) ang pagbuo ng ribosome subunits.

Chromatin

Ang Chromatin (mula sa Greek chroma - kulay ng pintura) ay ang pangunahing istraktura ng interphase nucleus, na napakahusay na nabahiran ng mga pangunahing tina at tinutukoy ang pattern ng chromatin ng nucleus para sa bawat uri ng cell.

Dahil sa kakayahang mantsang mabuti ng iba't ibang mga tina, at lalo na ang mga pangunahing, ang bahaging ito ng nucleus ay tinatawag na "chromatin" (Flemming 1880).

Ang Chromatin ay isang structural analogue ng mga chromosome at sa interphase nucleus ay mga katawan na nagdadala ng DNA.

Dalawang uri ng chromatin ang morphologically nakikilala:

1) heterochromatin;

2) euchromatin.

Heterochromatin(heterochromatinum) ay tumutugma sa mga rehiyon ng chromosome na bahagyang naka-condensed sa interphase at hindi aktibo sa pagganap. Ang chromatin na ito ay nabahiran nang husto at makikita sa mga paghahanda sa histological.

Ang heterochromatin, naman, ay nahahati sa:

1) istruktura; 2) opsyonal.

Structural Ang heterochromatin ay kumakatawan sa mga rehiyon ng chromosome na patuloy na nasa condensed state.

Opsyonal Ang heterochromatin ay isang heterochromatin na may kakayahang mag-decondensing at mag-convert sa euchromatin.

Euchromatin- ito ay mga chromosome na na-decondensed sa interphase. Ito ay isang gumagana, gumaganang aktibong chromatin. Ang chromatin na ito ay hindi nabahiran at hindi nakikita sa mga paghahanda sa histological.

Sa panahon ng mitosis, ang lahat ng euchromatin ay nag-condense hangga't maaari at bahagi ng mga chromosome. Sa panahong ito, ang mga chromosome ay hindi gumaganap ng anumang sintetikong function. Kaugnay nito, ang mga chromosome ng mga cell ay maaaring nasa dalawang istruktura at functional na estado:

1) aktibo (nagtatrabaho), kung minsan sila ay bahagyang o ganap na decondensed at sa kanilang pakikilahok sa nucleus ang mga proseso ng transkripsyon at reduplication ay nagaganap;

2) hindi aktibo (non-working, metabolic dormancy), kapag ang mga ito ay maximally condensed, ginagawa nila ang function ng pamamahagi at paglilipat ng genetic material sa mga cell ng anak na babae.

Minsan, sa ilang mga kaso, ang buong chromosome sa panahon ng interphase ay maaaring manatili sa isang condensed na estado, habang ito ay mukhang isang makinis na heterochromatin. Halimbawa, ang isa sa mga X chromosome ng somatic cells ng isang babaeng katawan ay napapailalim sa heterochromatization sa mga unang yugto ng embryogenesis (sa panahon ng cleavage) at hindi gumagana. Ang chromatin na ito ay tinatawag na sex chromatin o mga katawan ni Barr.

Sa iba't ibang mga cell, ang sex chromatin ay may ibang hitsura:

a) sa neutrophilic leukocytes - isang uri ng drumstick;

b) sa mga epithelial cells ng mucous membrane - isang uri ng hemispherical na bukol.

Ang pagpapasiya ng sex chromatin ay ginagamit upang maitatag ang genetic sex, gayundin upang matukoy ang bilang ng mga X chromosome sa karyotype ng isang indibidwal (ito ay katumbas ng bilang ng mga sex chromatin body + 1).

Ang mga pag-aaral ng mikroskopiko ng electron ay nagsiwalat na ang mga paghahanda ng nakahiwalay na interphase chromatin ay naglalaman ng mga elementary chromosomal fibrils na 20-25 nm ang kapal, na binubuo ng 10 nm makapal na fibrils.

Sa kemikal, ang mga chromatin fibrils ay mga kumplikadong complex ng deoxyribonucleoproteins, na kinabibilangan ng:

b) mga espesyal na chromosomal na protina;

Ang quantitative ratio ng DNA, protina at RNA ay 1: 1.3: 0.2. Ang bahagi ng DNA sa paghahanda ng chromatin ay 30-40%. Ang haba ng mga indibidwal na linear na molekula ng DNA ay nag-iiba sa isang hindi direktang saklaw at maaaring umabot sa daan-daang micrometer at kahit na sentimetro. Ang kabuuang haba ng mga molekula ng DNA sa lahat ng chromosome ng isang selula ng tao ay humigit-kumulang 170 cm, na tumutugma sa 6x10-12g.

Ang mga protina ng Chromatin ay bumubuo ng 60-70% ng tuyong timbang nito at ipinakita sa dalawang grupo:

a) mga protina ng histone;

b) mga non-histone na protina.

Yo Mga protina ng histone (mga histones) - Ang mga alkaline na protina na naglalaman ng mga pangunahing amino acid (pangunahin ang lysine, arginine) ay nakaayos nang hindi pantay sa anyo ng mga bloke kasama ang haba ng molekula ng DNA. Ang isang bloke ay naglalaman ng 8 histone molecule na bumubuo ng isang nucleosome. Ang nucleosome ay halos 10 nm ang laki. Ang nucleosome ay nabuo sa pamamagitan ng compaction at supercoiling ng DNA, na humahantong sa isang pagpapaikli ng haba ng chromosomal fibril ng mga 5 beses.

Yo Mga non-histone na protina bumubuo ng 20% ​​ng dami ng mga histone at sa interphase nuclei ay bumubuo ng isang structural network sa loob ng nucleus, na tinatawag na nuclear protein matrix. Ang matrix na ito ay kumakatawan sa gulugod na tumutukoy sa morpolohiya at metabolismo ng nucleus.

Ang mga perichromatin fibrils ay may kapal na 3-5 nm, ang mga butil ay may diameter na 45 nm at ang mga butil ng interchromatin ay may diameter na 21-25 nm.

Nucleolus

Ang nucleolus (nucleolus) ay ang pinakasiksik na istraktura ng nucleus, na malinaw na nakikita sa isang buhay na walang bahid na cell at isang derivative ng chromosome, isa sa mga loci nito na may pinakamataas na konsentrasyon at aktibong RNA synthesis sa interphase, ngunit hindi isang malayang istraktura o organelle.

E Sukat - 1-5 microns.

ЁForm - spherical.

Ang nucleolus ay may heterogenous na istraktura. Sa isang light microscope, makikita ang fine-fibrous na organisasyon nito.

Nakikita ng electron microscopy ang dalawang pangunahing bahagi:

a) butil-butil; b) fibrillar.

Butil-butil na bahagi kinakatawan ng mga butil na may diameter na 15-20 nm, ito ay mga maturing ribosome subunits. Minsan ang butil na bahagi ay bumubuo ng mga filamentous na istruktura - mga nucleolonemes, mga 0.2 microns ang kapal. Ang butil na bahagi ay naisalokal sa kahabaan ng paligid.

Fibrillar ang bahagi ay ribonucleoprotein strands ng ribosome precursors, na puro sa gitnang bahagi ng nucleolus.

Ang ultrastructure ng nucleoli ay nakasalalay sa aktibidad ng RNA synthesis: sa isang mataas na antas ng synthesis, ang isang malaking bilang ng mga butil ay napansin sa nucleolus, kapag ang synthesis ay huminto, ang bilang ng mga butil ay bumababa at ang nucleoli ay nagiging siksik na fibrillar cord ng isang basophilic na kalikasan.

Nuclear shell

Ang nuclear envelope (nucolemma) ay binubuo ng:

Physics ng atomic nucleus. Pangunahing komposisyon.

Ang panlabas na nuclear membrane (m. Nuclearis externa),

2.Inner membrane (m. Nuclearis interna), na pinaghihiwalay ng perinuclear space o cisterna ng nuclear membrane (cisterna nucleolemmae), 20-60 nm ang lapad.

Ang bawat lamad ay 7-8nm ang kapal. Sa pangkalahatan, ang nuclear envelope ay kahawig ng isang guwang na dalawang-layer na sac na naghihiwalay sa mga nilalaman ng nucleus mula sa cytoplasm.

Panlabas na lamad ng nuclear envelope, na kung saan ay nasa direktang pakikipag-ugnay sa cytoplasm ng cell, ay may isang bilang ng mga tampok na istruktura na nagpapahintulot na maiugnay ito sa aktwal na sistema ng lamad ng endoplasmic reticulum. Ang mga tampok na ito ay kinabibilangan ng: ang pagkakaroon ng maraming polyribosomes sa gilid ng hyaloplasm, at ang panlabas na nuclear membrane mismo ay maaaring direktang makapasok sa mga lamad ng butil na endoplasmic reticulum. Ang ibabaw ng panlabas na nuclear membrane sa karamihan ng mga selula ng hayop at halaman ay hindi makinis at bumubuo ng mga outgrowth ng iba't ibang laki patungo sa cytoplasm sa anyo ng mga vesicle o mahabang tubular formations.

Inner nuclear membrane nauugnay sa chromosomal material ng nucleus. Sa gilid ng karyoplasm, ang tinatawag na fibrillar layer, na binubuo ng fibrils, ay katabi ng panloob na nuclear membrane, ngunit hindi ito katangian ng lahat ng mga selula.

Ang nuclear envelope ay hindi tuloy-tuloy. Ang pinaka-katangian na mga istruktura ng nuclear envelope ay mga nuclear pores. Ang mga nuclear pores ay nabuo sa pamamagitan ng pagsasanib ng dalawang nuclear membrane. Sa kasong ito, ang mga bilugan sa mga butas (perforations, annulus pori) ay nabuo, na may diameter na mga 80-90 nm. Ang mga bakanteng ito ng nuclear envelope ay puno ng mga kumplikadong globular at fibrillar na istruktura. Ang kumbinasyon ng mga pagbutas ng lamad at mga istrukturang ito ay tinatawag na pore complex (complexus pori). Ang pore complex ay binubuo ng tatlong hilera ng mga butil, walong piraso sa bawat hilera, ang diameter ng mga butil ay 25 nm, ang mga proseso ng fibrillar ay umaabot mula sa mga butil na ito. Ang mga butil ay matatagpuan sa hangganan ng butas sa nuclear envelope: ang isang hilera ay nasa gilid ng nucleus, ang pangalawa sa gilid ng cytoplasm, at ang pangatlo sa gitnang bahagi ng butas. Ang mga fibrils na umaabot mula sa peripheral granules ay maaaring magtagpo sa gitna at lumikha, kumbaga, isang septum, isang diaphragm sa buong butas ng butas (diaphragma pori). Ang mga laki ng butas ng isang naibigay na cell ay karaniwang matatag. Ang bilang ng mga nuclear pores ay nakasalalay sa metabolic activity ng mga cell: mas masinsinang mga sintetikong proseso sa cell, mas maraming pores sa bawat unit na ibabaw ng cell nucleus.

Mga Pag-andar:

1. Barrier - naghihiwalay sa mga nilalaman ng nucleus mula sa cytoplasm, nililimitahan ang libreng transportasyon ng macromolecules sa pagitan ng nucleus at cytoplasm.

2. Paglikha ng intranuclear order - pag-aayos ng chromosomal na materyal sa tatlong-dimensional na lumen ng nucleus.

Karyoplasm

Ang karyoplasm ay ang likidong bahagi ng nucleus, kung saan matatagpuan ang mga istrukturang nukleyar; ito ay isang analogue ng hyaloplasm sa cytoplasmic na bahagi ng cell.

Pagpaparami ng cell

Ang isa sa pinakamahalagang biological phenomena, na sumasalamin sa mga pangkalahatang batas at isang mahalagang kondisyon para sa pagkakaroon ng mga biological system para sa isang sapat na mahabang panahon, ay ang pagpaparami (reproduction) ng kanilang cellular composition. Ang pagpaparami ng mga selula, ayon sa teorya ng cell, ay isinasagawa sa pamamagitan ng paghahati sa orihinal. Ang posisyon na ito ay isa sa mga pangunahing sa teorya ng cell.

Nucleus (nucleus) ng isang cell

MGA CORE FUNCTION

Chromatin -

Mga Chromosome

na kinabibilangan ng:

- mga protina ng histone

- maliit na halaga ng RNA;

Nuclear matrix

Binubuo ng 3 sangkap:

pag-istilo ng nuclear envelope.

Ano ang core - ito ay nasa biology: mga katangian at pag-andar

Intranuclear network (skeleton).

3. "Residual" nucleolus.

Binubuo ito ng:

- panlabas na lamad ng nukleyar;

Nucleoplasm (karyoplasm)- ang likidong bahagi ng nucleus, kung saan matatagpuan ang chromatin at nucleoli. Naglalaman ng tubig at isang numero

Nucleolus

Petsa ng publikasyon: 2015-02-03; Basahin: 1053 | Paglabag sa copyright ng page

Nucleus (nucleus) ng isang cell- isang sistema ng genetic na pagpapasiya at regulasyon ng synthesis ng protina.

MGA CORE FUNCTION

● imbakan at pagpapanatili ng namamana na impormasyon

● pagpapatupad ng namamana na impormasyon

Ang nucleus ay binubuo ng chromatin, nucleolus, karyoplasm (nucleoplasm) at ang nuclear envelope na naghihiwalay dito sa cytoplasm.

Chromatin - ito ay mga zone ng siksik na bagay sa core, na

mahusay na nakikita ang iba't ibang mga tina, lalo na ang mga pangunahing.

Sa mga hindi naghahati-hati na mga selula, ang chromatin ay matatagpuan sa anyo ng mga bukol at butil, na isang interphase na anyo ng pagkakaroon ng mga kromosom.

Mga Chromosome- chromatin fibrils, na mga kumplikadong complex ng deoxyribonucleoproteins (DNP), sa komposisyon

na kinabibilangan ng:

- mga protina ng histone

- mga non-histone na protina - bumubuo ng 20%, ito ay mga enzyme na gumaganap ng mga istruktura at regulasyon na pag-andar;

- maliit na halaga ng RNA;

- maliit na halaga ng mga lipid, polysaccharides, metal ions.

Nuclear matrix- ay isang balangkas ng intranuclear system

minahan, ang pinag-isang base para sa chromatin, nucleolus, nuclear envelope. Ang istrukturang network na ito ay ang gulugod na tumutukoy sa morpolohiya at metabolismo ng nucleus.

Binubuo ng 3 sangkap:

1. Lamina (A, B, C) - peripheral fibrillar layer, under-

pag-istilo ng nuclear envelope.

2. Intranuclear network (skeleton).

3. "Residual" nucleolus.

Nuclear sheath (karyolemma)- Ito ang shell na naghihiwalay sa mga nilalaman ng nucleus mula sa cytoplasm ng cell.

Binubuo ito ng:

- panlabas na lamad ng nukleyar;

- ang panloob na lamad ng nukleyar, sa pagitan ng kung saan matatagpuan ang perinuclear space;

- ang two-membrane nuclear envelope ay may pore complex.

Nucleoplasm (karyoplasm)- ang likidong bahagi ng nucleus, kung saan matatagpuan ang chromatin at nucleoli.

Core. Mga bahagi ng kernel

Naglalaman ng tubig at isang numero

mga sangkap na natunaw at nasuspinde dito: RNA, glycoproteins,

ions, enzymes, metabolites.

Nucleolus- ang pinakasiksik na istraktura ng nucleus, na nabuo ng mga dalubhasang lugar - mga loop ng chromosome, na tinatawag na nucleolar organizers.

Mayroong 3 bahagi ng nucleolus:

1. Ang bahagi ng fibrillar ay ang pangunahing mga transcript ng rRNA.

2. Ang butil na bahagi ay isang akumulasyon ng pre-

mga prusisyon ng ribosome subunits.

3. Amorphous component - mga lugar ng nucleolar organizer,

Petsa ng publikasyon: 2015-02-03; Basahin: 1052 | Paglabag sa copyright ng page

studopedia.org - Studiopedia.Org - 2014-2018. (0.001 s) ...

Ang nucleus bilang pangunahing bahagi ng regulasyon ng cell. Ang istraktura at pag-andar nito.

Ang nucleus ay isang mahalagang bahagi ng eukaryotic cells. Ito ang pangunahing bahagi ng regulasyon ng cell. Ito ay responsable para sa pag-iimbak at paghahatid ng namamana na impormasyon, kinokontrol ang lahat ng mga metabolic na proseso sa cell ... Hindi isang organoid, ngunit isang bahagi ng isang cell.

Ang core ay binubuo ng:

1) ang nuclear envelope (nuclear membrane), sa pamamagitan ng mga pores kung saan nagaganap ang palitan sa pagitan ng cell nucleus at cytoplasm.

2) nuclear juice, o karyoplasm, ay isang semi-liquid, mahinang nabahiran ng plasma mass na pumupuno sa lahat ng nuclei ng cell at naglalaman ng natitirang bahagi ng nucleus;

3) chromosome, na makikita sa hindi naghahati na nucleus lamang sa tulong ng mga espesyal na pamamaraan ng mikroskopiko. Ang hanay ng mga chromosome ng isang cell ay tinatawag na k aryotype. Ang Chromatin sa mga stained cell na paghahanda ay isang network ng manipis na mga hibla (fibrils), maliliit na butil o bukol.

4) isa o higit pang mga spherical na katawan - nucleoli, na isang dalubhasang bahagi ng cell nucleus at nauugnay sa synthesis ng ribonucleic acid at mga protina.

dalawang kernel states:

1. interphase nucleus - may nuclei. kabibi - karyolemma.

2. ang nucleus sa panahon ng cell division. chromatin lamang ang naroroon sa ibang estado.

Kasama sa nucleoli ang dalawang zone:

1.internal - fibrillar - mga molekula ng protina at pre RNA

2. panlabas - butil - bumubuo ng ribosome subunits.

Ang lamad ng nucleus ay binubuo ng dalawang lamad na pinaghihiwalay ng perinuclear space. Pareho sa mga ito ay permeated na may maraming mga pores, salamat sa kung saan ang pagpapalitan ng mga sangkap sa pagitan ng nucleus at ang cytoplasm ay posible.

Ang mga pangunahing bahagi ng nucleus ay mga chromosome, na nabuo mula sa isang molekula ng DNA at iba't ibang mga protina. Sa isang magaan na mikroskopyo, ang mga ito ay malinaw na nakikilala lamang sa panahon ng paghahati ng cell (mitosis, meiosis). Sa isang cell na hindi naghahati-hati, ang mga chromosome ay mukhang mahahabang manipis na mga filament na ipinamamahagi sa buong volume ng nucleus.

Ang mga pangunahing pag-andar ng cell nucleus ay ang mga sumusunod:

1. imbakan ng data;
2. paglipat ng impormasyon sa cytoplasm gamit ang transkripsyon, ibig sabihin, ang synthesis ng i-RNA na nagdadala ng impormasyon;
3. paglilipat ng impormasyon sa mga anak na selula sa panahon ng pagtitiklop - paghahati ng mga selula at nuclei.
4. kinokontrol ang biochemical, physiological at morphological na proseso sa cell.

Sa core ang nangyayari pagtitiklop- pagdodoble ng mga molekula ng DNA, at transkripsyon- synthesis ng mga molekula ng RNA sa isang DNA matrix. Sa nucleus, ang mga synthesized na molekula ng RNA ay sumasailalim sa ilang mga pagbabago (halimbawa, sa panahon ng paghihiwalay hindi gaanong mahalaga, walang kahulugan na mga lugar ay hindi kasama sa messenger RNA molecules), pagkatapos ay pumasok sila sa cytoplasm ... Pagpupulong ng mga ribosom nangyayari rin sa nucleus, sa mga espesyal na pormasyon na tinatawag na nucleoli. Ang kompartimento para sa nucleus - ang karyoteca - ay nabuo dahil sa pagpapalawak at pagsasanib ng mga cisterns ng endoplasmic reticulum sa bawat isa sa paraang ang nucleus ay may dobleng pader dahil sa makitid na mga compartment ng nuclear envelope na nakapalibot dito. Ang cavity ng nuclear envelope ay tinatawag na - lumen o perinuclear space... Ang panloob na ibabaw ng nuklear na sobre ay sinalungguhitan ng isang nuklear lamina- isang matibay na istraktura ng protina na nabuo ng mga protina-lamin, kung saan ang mga hibla ng chromosomal DNA ay nakakabit. Sa ilang mga lugar, ang panloob at panlabas na lamad ng nuclear envelope ay nagsasama at bumubuo ng tinatawag na mga nuclear pores, kung saan nagaganap ang pagpapalitan ng materyal sa pagitan ng nucleus at ng cytoplasm.

12. Dalawang-lamad na organelles (mitochondria, plastids). Ang kanilang istraktura at pag-andar.

Mitokondria - Ang mga ito ay mga istrukturang bilugan o hugis baras, kadalasang sumasanga, 0.5 µm ang kapal at karaniwang hanggang 5-10 µm ang haba.

Ang mitochondrial membrane ay binubuo ng dalawang lamad, na naiiba sa komposisyon ng kemikal, hanay ng mga enzyme at pag-andar. panloob na lamad bumubuo ng invagination ng hugis-dahon (crista) o tubular (tubule) na hugis. Ang puwang na nakatali sa panloob na lamad ay matris organelles... Sa loob nito, sa tulong ng isang mikroskopyo ng elektron, ang mga butil na may diameter na 20-40 nm ay napansin. Nag-iimbak sila ng mga ion ng calcium at magnesium, pati na rin ang mga polysaccharides tulad ng glycogen.
Ang matrix ay naglalaman ng sariling protina biosynthesis apparatus ng organelle. Ito ay kinakatawan ng 2-6 na kopya ng isang pabilog na molekula ng DNA na walang histones (tulad ng sa prokaryotes), ribosomes, isang set ng transport RNA (tRNA), DNA reduplication enzymes, transkripsyon at pagsasalin ng namamana na impormasyon. Pangunahing pag-andar Ang mitochondria ay binubuo sa enzymatic extraction ng enerhiya mula sa ilang mga kemikal na sangkap (sa pamamagitan ng kanilang oksihenasyon) at ang akumulasyon ng enerhiya sa isang biologically na magagamit na anyo (sa pamamagitan ng synthesis ng adenosine triphosphate-ATP molecules). Sa pangkalahatan, ang prosesong ito ay tinatawag oxidative phosphorylation. Kabilang sa mga side function ng mitochondria, maaaring pangalanan ng isa ang partisipasyon sa synthesis ng steroid hormones at ilang amino acids (glutamic).

Mga plastid - ang mga ito ay semi-autonomous (maaaring umiral na medyo autonomously mula sa nuclear DNA ng cell) dalawang membrane organelles, katangian ng photosynthetic eukaryotic organisms. Mayroong tatlong pangunahing uri ng plastid: chloroplasts, chromoplasts at leukoplasts.Ang hanay ng mga plastid sa isang cell ay tinatawagplastidome . Ang bawat isa sa mga uri na ito, sa ilalim ng ilang partikular na kundisyon, ay maaaring magbago sa isa't isa. Tulad ng mitochondria, ang mga plastid ay naglalaman ng kanilang sariling mga molekula ng DNA. Samakatuwid, nagagawa rin nilang magparami nang nakapag-iisa sa paghahati ng cell. Ang mga plastid ay katangian lamang ng mga selula ng halaman.

Mga chloroplast. Ang haba ng mga chloroplast ay mula 5 hanggang 10 microns, ang diameter ay mula 2 hanggang 4 microns. Ang mga chloroplast ay nililimitahan ng dalawang lamad. Ang panlabas na lamad ay makinis, ang panloob ay may isang kumplikadong nakatiklop na istraktura. Ang pinakamaliit na fold ay tinatawag na t ilakoid... Ang isang pangkat ng mga thylakoids na nakasalansan tulad ng isang stack ng mga barya ay tinatawag na g sugat... Ang mga butil ay konektado sa isa't isa sa pamamagitan ng mga patag na channel - lamellae. Ang mga photosynthetic na pigment at enzyme ay itinayo sa mga thylakoid membrane, na nagsisiguro sa synthesis ng ATP. Ang pangunahing photosynthetic pigment ay chlorophyll, na tumutukoy sa berdeng kulay ng mga chloroplast.

Ang panloob na espasyo ng mga chloroplast ay napuno stroma... Ang stroma ay naglalaman ng pabilog na "hubad" na DNA, mga ribosom, mga enzyme ng Calvin cycle, at mga butil ng starch. Mayroong isang proton reservoir sa loob ng bawat thylakoid, at ang H + ay naiipon. Ang mga chloroplast, tulad ng mitochondria, ay may kakayahang mag-autonomous na pagpaparami sa pamamagitan ng paghahati sa dalawa. Ang mga chloroplast ng mas mababang mga halaman ay tinatawag chromatophores.

Mga leukoplast... Ang panlabas na lamad ay makinis, ang panloob na lamad ay bumubuo ng ilang thylakoids. Ang stroma ay naglalaman ng pabilog na "hubad" na DNA, mga ribosom, mga enzyme para sa synthesis at hydrolysis ng mga reserbang nutrients. Walang mga pigment. Lalo na maraming mga leukoplast ang may mga selula ng mga organo ng halaman sa ilalim ng lupa (mga ugat, tubers, rhizomes, atbp. .). Mga amyloplast-synthesize at maipon ang almirol , mga elioplast- mga langis , mga proteinoplast- mga protina. Ang iba't ibang mga sangkap ay maaaring maipon sa parehong leukoplast.

Mga Chromoplast. Ang panlabas na lamad ay makinis, ang panloob o makinis din, o bumubuo ng mga solong thylakoids. Ang Stroma ay naglalaman ng pabilog na DNA at mga pigment - carotenoids pagbibigay sa mga chromoplast ng dilaw, pula o kulay kahel. Ang anyo ng akumulasyon ng pigment ay iba: sa anyo ng mga kristal, natunaw sa mga patak ng lipid, atbp. Ang mga Chromoplast ay itinuturing na panghuling yugto ng pag-unlad ng plastid.

Ang mga plastid ay maaaring magbago sa isa't isa: leukoplasts - chloroplasts - chromoplasts.

Mga organel ng solong lamad (EPS, Golgi apparatus, lysosomes). Ang kanilang istraktura at pag-andar.

Pantubo at sistemang vacuolar nabuo sa pamamagitan ng pakikipag-usap o magkahiwalay na tubular o flattened (cisterna) cavity, na nililimitahan ng mga lamad at kumakalat sa buong cytoplasm ng cell. Sa pinangalanang sistema, mayroong magaspang at makinis na cytoplasmic reticulum... Ang kakaiba ng istraktura ng isang magaspang na network ay na ito ay nakakabit sa mga lamad nito sa pamamagitan ng isang polis. Dahil dito, ginagawa nito ang pag-andar ng pag-synthesize ng isang tiyak na kategorya ng mga protina, pangunahin na inalis mula sa cell, halimbawa, na itinago ng mga selula ng glandula. Sa lugar ng magaspang na network, ang mga protina at lipid ng mga cytoplasmic membrane ay nabuo, pati na rin ang kanilang pagpupulong. Ang mga tangke ng isang magaspang na network, siksik na nakaimpake sa isang layered na istraktura, ay ang mga site ng pinaka-aktibong synthesis ng protina at tinatawag na ergastoplasm.

Ang mga lamad ng makinis na cytoplasmic reticulum ay walang polysomes. Sa paggana, ang network na ito ay nauugnay sa pagpapalitan ng mga carbohydrate, taba at iba pang hindi protina na mga sangkap, tulad ng mga steroid hormone (sa gonads, adrenal cortex). Ang paggalaw ng mga sangkap, lalo na ang materyal na itinago ng glandular cell, ay nangyayari sa kahabaan ng mga tubules at cisterns mula sa lugar ng synthesis hanggang sa packing zone sa mga butil. Sa mga lugar ng mga selula ng atay na mayaman sa mga istruktura ng isang makinis na network, ang mga nakakapinsalang nakakalason na sangkap, ilang mga gamot (barbiturates) ay sinisira at ginagawang hindi nakakapinsala. Sa mga vesicle at tubules ng makinis na network ng mga striated na kalamnan, ang mga calcium ions ay naka-imbak (deposited), na may mahalagang papel sa proseso ng pag-urong.

Golgi complex-ay isang stack ng flat membrane sacs, na tinatawag mga balon... Ang mga tangke ay ganap na nakahiwalay sa isa't isa at hindi magkakaugnay. Maraming tubo at bula ang nagsanga mula sa mga balon sa mga gilid. Paminsan-minsan, ang mga vacuoles (mga bula) na may mga synthesized na sangkap ay hiwalay mula sa EPS, na lumipat sa Golgi complex at pinagsama dito. Ang mga sangkap na na-synthesize sa EPS ay nagiging mas kumplikado at naiipon sa Golgi complex. Mga pag-andar ng Golgi complex :1- Sa mga tangke ng Golgi complex, nagaganap ang karagdagang pagbabagong kemikal at komplikasyon ng mga sangkap na natanggap mula sa EPS. Halimbawa, ang mga sangkap ay nabuo na kinakailangan para sa pag-renew ng lamad ng cell (glycoproteins, glycolipids), polysaccharides.

2- Sa Golgi complex mayroong isang akumulasyon ng mga sangkap at ang kanilang pansamantalang "imbak"

3- Ang mga nabuong substance ay "naka-pack" sa mga bula (sa mga vacuoles) at sa form na ito ay gumagalaw sa cell.

4- Sa Golgi complex, nabuo ang mga lysosome (spherical organelles na may mga cleaving enzymes).

Mga lysosome- maliit na spherical organelles, ang mga dingding nito ay nabuo ng isang solong lamad; naglalaman ng lytic(pag-alis) ng mga enzyme. Una, ang mga lysosome na nahiwalay sa Golgi complex ay naglalaman ng mga hindi aktibong enzyme. Sa ilalim ng ilang mga kundisyon, ang kanilang mga enzyme ay isinaaktibo. Kapag ang lysosome ay sumanib sa isang phagocytic o pinocytic vacuole, isang digestive vacuole ay nabuo, kung saan ang intracellular digestion ng iba't ibang mga sangkap ay nangyayari.

Mga function ng lysosomes :1- Ang agnas ng mga sangkap na hinihigop bilang isang resulta ng phagocytosis at pinocytosis ay isinasagawa. Ang mga biopolymer ay pinaghiwa-hiwalay sa mga monomer, na pumapasok sa selula at ginagamit para sa mga pangangailangan nito.

Ang core at ang mga istrukturang bahagi nito

Halimbawa, maaaring gamitin ang mga ito upang mag-synthesize ng mga bagong organikong sangkap, o maaari silang lalong masira upang makabuo ng enerhiya.

2- Wasakin ang luma, nasira, labis na organelles. Ang paghahati ng organelles ay maaari ding mangyari sa panahon ng cell starvation.

Mga vacuole- spherical one-membrane organelles, na mga reservoir ng tubig at mga sangkap na natunaw dito. Kasama sa mga vacuole ang: phagocytic at pinocytic vacuoles, digestive vacuoles, vesicle na humihiwalay sa EPS at Golgi complex. Ang mga vacuole ng selula ng hayop ay maliit, marami, ngunit ang dami nito ay hindi lalampas sa 5% ng kabuuang dami ng cell. Ang kanilang pangunahing pag-andar - transportasyon ng mga sangkap sa pamamagitan ng cell, ang pagpapatupad ng relasyon sa pagitan ng mga organelles.

Sa isang plant cell, ang mga vacuole ay umabot ng hanggang 90% ng volume.

Sa isang mature na selula ng halaman, ang isang vacuole ay sumasakop sa isang sentral na posisyon. Ang lamad ng vacuole ng isang cell ng halaman ay isang tonoplast, ang mga nilalaman nito ay cell sap. Ang mga pag-andar ng mga vacuole sa isang cell ng halaman: pagpapanatili ng cell lamad sa pag-igting, akumulasyon ng iba't ibang mga sangkap, kabilang ang mga produktong basura ng cell. Ang mga vacuole ay nagbibigay ng tubig para sa mga proseso ng photosynthetic. Maaaring kabilang ang:

- reserbang mga sangkap na maaaring gamitin ng cell mismo (mga organikong acid, amino acid, asukal, protina). - mga sangkap na inalis mula sa metabolismo ng cell at naipon sa mga vacuoles (phenols, tannins, alkaloids, atbp.) - phytohormones, phytoncides,

- mga pigment (tina) na nagbibigay sa cell sap ng purple, pula, asul, violet, at kung minsan ay dilaw o cream. Ito ay ang mga pigment ng cell sap na nagbibigay kulay sa mga talulot ng mga bulaklak, prutas, ugat

14. Non-membrane organelles (microtubule, cell center, ribosomes). Ang kanilang istraktura at pag-andar.Ribosome - isang non-membrane cell organoid na nagsasagawa ng biosynthesis ng protina. Binubuo ng dalawang subunits - maliit at malaki. Ang ribosome ay binubuo ng 3-4 r-RNA molekula na bumubuo sa balangkas nito, at ilang dosenang molekula ng iba't ibang protina. Ang mga ribosome ay synthesize sa nucleolus. Sa isang cell, ang mga ribosome ay maaaring matatagpuan sa ibabaw ng butil na EPS o sa hyaloplasm ng cell sa anyo ng isang polysome. Polysome - ito ay isang complex ng i-RNA at ilang ribosome na nagbabasa ng impormasyon mula dito. Function ribosome- biosynthesis ng protina. Kung ang mga ribosome ay matatagpuan sa EPS, kung gayon ang mga protina na kanilang synthesize ay ginagamit para sa mga pangangailangan ng buong organismo, ang mga ribosome ng hyaloplasm ay synthesize ang mga protina para sa mga pangangailangan ng cell mismo. Ang mga ribosome ng prokaryotic cells ay mas maliit kaysa sa ribosomes ng eukaryotes. Ang parehong maliliit na ribosome ay matatagpuan sa mitochondria at plastids.

Microtubule - guwang na cylindrical na mga istruktura ng cell, na binubuo ng hindi mababawasang protina na tubulin. Ang mga microtubule ay walang kakayahang kumontra. Ang mga dingding ng microtubule ay nabuo ng 13 filament ng tubulin protein. Ang mga microtubule ay matatagpuan sa kapal ng hyaloplasm ng mga cell.

Cilia at flagella - mga organel ng paggalaw. Pangunahing pag-andar - paggalaw ng mga cell o paggalaw kasama ang mga cell ng nakapaligid na likido o mga particle. Sa isang multicellular organism, ang cilia ay katangian ng epithelium ng respiratory tract, fallopian tubes, at flagella - para sa spermatozoa. Ang Cilia at flagella ay naiiba lamang sa laki - ang flagella ay mas mahaba. Ang mga ito ay batay sa microtubule na matatagpuan sa 9 (2) + 2 system. Nangangahulugan ito na 9 double microtubule (doublets) ang bumubuo sa dingding ng isang silindro, sa gitna kung saan mayroong 2 solong microtubule. Ang basal corpuscles ay ang suporta ng cilia at flagella. Ang basal na katawan ay may cylindrical na hugis, na nabuo ng 9 triplets (triplets) ng microtubules, walang microtubule sa gitna ng basal body.

Cl e eksaktong sentro — ang mitotic center, ang pare-parehong istraktura ng halos lahat ng mga selula ng hayop at ilang mga halaman, ay tumutukoy sa mga pole ng isang naghahati na selula (tingnan ang Mitosis) . Ang cell center ay karaniwang binubuo ng dalawang centrioles - mga siksik na butil na may sukat na 0.2-0.8 μm, matatagpuan sa tamang mga anggulo sa bawat isa. Kapag nabuo ang mitotic apparatus, ang mga centriole ay naghihiwalay sa mga pole ng cell, na tinutukoy ang oryentasyon ng spindle ng cell division. Samakatuwid, ito ay mas tama kay K. c. tawag mitotic center, na sumasalamin dito sa functional significance nito, lalo na dahil sa ilang cell lang To. c. matatagpuan sa gitna nito. Sa kurso ng pag-unlad ng organismo, ang parehong posisyon ng To. C. Baguhin. sa mga selula, at ang hugis nito. Sa panahon ng paghahati ng cell, ang bawat isa sa mga anak na selula ay tumatanggap ng isang pares ng centrioles. Ang proseso ng kanilang pagdodoble ay nangyayari nang mas madalas sa dulo ng nakaraang cell division. Ang paglitaw ng isang bilang ng mga pathological na anyo ng cell division ay nauugnay sa abnormal na paghahati To. C.

Matagal bago lumitaw ang maaasahang data sa panloob na istraktura ng lahat ng mga bagay, naisip ng mga nag-iisip ng Griyego ang bagay sa anyo ng pinakamaliit na nagniningas na mga particle na patuloy na gumagalaw. Malamang, ang pananaw na ito ng pagkakasunud-sunod ng mga bagay sa daigdig ay hinango mula sa mga lohikal na hinuha. Sa kabila ng ilang kawalang-muwang at ganap na kakulangan ng katibayan ng pahayag na ito, ito ay naging totoo. Bagaman nakumpirma ng mga siyentipiko ang matapang na hula pagkalipas lamang ng dalawampu't tatlong siglo.

Ang istraktura ng mga atomo

Sa pagtatapos ng ika-19 na siglo, sinisiyasat ang mga katangian ng isang discharge tube kung saan dumaan ang isang kasalukuyang. Ipinakita ng mga obserbasyon na sa kasong ito, dalawang daloy ng mga particle ang ibinubuga:

Ang mga negatibong particle ng cathode rays ay tinatawag na mga electron. Kasunod nito, ang mga particle na may parehong ratio ng charge-to-mass ay natuklasan sa maraming proseso. Ang mga electron ay tila mga unibersal na sangkap ng iba't ibang mga atomo, medyo madaling nahiwalay kapag ang mga ion at atom ay binomba.

Ang mga particle na may positibong singil ay lumilitaw na mga fragment ng mga atom pagkatapos nilang mawalan ng isa o higit pang mga electron. Sa katunayan, ang mga positibong sinag ay mga pangkat ng mga atomo na walang negatibong mga particle, at bilang resulta kung saan mayroon silang positibong singil.

modelo ni Thompson

Sa batayan ng mga eksperimento, natagpuan na ang mga positibo at negatibong mga particle ay kumakatawan sa kakanyahan ng atom, ang mga bahagi nito. Iminungkahi ng English scientist na si J. Thomson ang kanyang teorya. Sa kanyang opinyon, ang istraktura ng atom at ang atomic nucleus ay isang uri ng masa kung saan ang mga negatibong singil ay pinipiga sa isang bola na may positibong sisingilin, tulad ng mga pasas sa isang cake. Ang kabayaran sa singil ay ginawang neutral ang cake.

modelo ni Rutherford

Ang batang Amerikanong siyentipiko na si Rutherford, na sinusuri ang mga track na naiwan pagkatapos ng mga particle ng alpha, ay dumating sa konklusyon na ang modelo ni Thompson ay hindi perpekto. Ang ilang mga particle ng alpha ay pinalihis sa maliliit na anggulo - 5-10 o. Sa mga bihirang kaso, ang mga particle ng alpha ay pinalihis sa malalaking anggulo na 60-80 o, at sa mga pambihirang kaso, ang mga anggulo ay napakalaki - 120-150 o. Hindi maipaliwanag ng modelo ng atom ni Thompson ang gayong pagkakaiba.

Iminungkahi ni Rutherford ang isang bagong modelo upang ipaliwanag ang istruktura ng atom at atomic nucleus. Sinasabi ng pisika ng proseso na ang isang atom ay dapat na 99% na walang laman, na may maliit na nucleus at mga electron na umiikot sa paligid nito.

Ipinaliwanag niya ang mga pagpapalihis sa panahon ng mga epekto sa pamamagitan ng katotohanan na ang mga particle ng atom ay may sariling mga singil sa kuryente. Sa ilalim ng impluwensya ng pagbobomba ng mga naka-charge na particle, ang mga atomic na elemento ay kumikilos tulad ng mga ordinaryong naka-charge na katawan sa macrocosm: ang mga particle na may parehong singil ay nagtataboy sa isa't isa, at ang mga may magkasalungat na singil ay umaakit.

Estado ng mga atomo

Sa simula ng huling siglo, nang ang mga unang particle accelerator ay inilunsad, ang lahat ng mga teorya na nagpapaliwanag sa istraktura ng atomic nucleus at ang atom mismo ay naghihintay para sa eksperimentong pagpapatunay. Sa oras na iyon, ang mga pakikipag-ugnayan ng alpha at beta ray sa mga atom ay lubusang napag-aralan. Hanggang 1917, ang mga atomo ay pinaniniwalaan na maging matatag o radioactive. Ang mga matatag na atomo ay hindi maaaring hatiin, ang pagkabulok ng radioactive nuclei ay hindi makokontrol. Ngunit nagawa ni Rutherford na pabulaanan ang opinyong ito.

Unang proton

Noong 1911, iniharap ni E. Rutherford ang ideya na ang lahat ng nuclei ay binubuo ng parehong mga elemento, na ang batayan ay ang hydrogen atom. Ang ideyang ito ng siyentipiko ay hinikayat ng isang mahalagang konklusyon ng mga nakaraang pag-aaral ng istraktura ng bagay: ang masa ng lahat ng mga elemento ng kemikal ay nahahati nang walang natitira sa masa ng hydrogen. Ang bagong palagay ay nagbukas ng mga hindi pa nagagawang posibilidad, na nagpapahintulot na makita ang istraktura ng atomic nucleus sa isang bagong paraan. Ang mga reaksyong nuklear ay dapat na kumpirmahin o pabulaanan ang bagong hypothesis.

Ang mga eksperimento ay isinagawa noong 1919 na may mga atomo ng nitrogen. Sa pamamagitan ng pagbomba sa kanila ng mga alpha particle, nakamit ni Rutherford ang isang kamangha-manghang resulta.

Ang N atom ay sumisipsip ng alpha particle, pagkatapos ay naging oxygen atom O 17 at naglabas ng hydrogen nucleus. Ito ang unang artipisyal na pagbabago ng isang atom ng isang elemento patungo sa isa pa. Ang ganitong karanasan ay nagbigay inspirasyon sa pag-asa na ang istraktura ng atomic nucleus at ang pisika ng mga umiiral na proseso ay nagpapahintulot sa iba pang mga pagbabagong nuklear na maisagawa.

Ginamit ng siyentipiko sa kanyang mga eksperimento ang paraan ng scintillation - flash. Sa dalas ng mga flare, gumawa siya ng mga konklusyon tungkol sa komposisyon at istraktura ng atomic nucleus, tungkol sa mga katangian ng mga particle na ginawa, tungkol sa kanilang atomic mass at serial number. Ang hindi kilalang particle ay pinangalanan ni Rutherford na isang proton. Mayroon itong lahat ng mga katangian ng isang hydrogen atom, na pinagkaitan ng tanging elektron nito - isang positibong singil at isang kaukulang masa. Kaya, napatunayan na ang proton at ang hydrogen nucleus ay iisa at magkaparehong mga particle.

Noong 1930, nang ang mga unang malalaking accelerator ay itinayo at inilunsad, ang modelo ng atom ni Rutherford ay napatunayan at napatunayan: ang bawat hydrogen atom ay binubuo ng isang solong electron, ang posisyon nito ay hindi matukoy, at isang maluwag na atom na may nag-iisang positibong proton sa loob. . Dahil ang mga proton, electron at alpha particle ay maaaring lumipad mula sa atom sa panahon ng pambobomba, naisip ng mga siyentipiko na sila ang mga bahagi ng anumang nucleus ng atom. Ngunit ang gayong modelo ng atom ng nucleus ay tila hindi matatag - ang mga electron ay masyadong malaki upang magkasya sa nucleus, bilang karagdagan, may mga malubhang paghihirap na nauugnay sa paglabag sa batas ng momentum at pag-iingat ng enerhiya. Ang dalawang batas na ito, tulad ng mga mahigpit na accountant, ay nagsabi na ang momentum at masa kapag binomba ay nawawala sa hindi kilalang direksyon. Dahil ang mga batas na ito ay karaniwang tinatanggap, ang isang paliwanag ay kailangang mahanap para sa naturang pagtagas.

Mga neutron

Ang mga siyentipiko sa buong mundo ay nagsagawa ng mga eksperimento na naglalayong tumuklas ng mga bagong constituent nuclei ng mga atomo. Noong 1930s, binomba ng mga German physicist na sina Becker at Bothe ang mga atomo ng beryllium na may mga particle ng alpha. Sa kasong ito, naitala ang isang hindi kilalang radiation, na napagpasyahan na tumawag sa mga G-ray. Ang mga detalyadong pag-aaral ay nagsabi tungkol sa ilan sa mga tampok ng mga bagong sinag: maaari silang magpalaganap nang mahigpit sa isang tuwid na linya, hindi nakikipag-ugnayan sa mga electric at magnetic field, at may mataas na kakayahang tumagos. Nang maglaon, ang mga particle na bumubuo sa ganitong uri ng radiation ay natagpuan sa pakikipag-ugnayan ng mga particle ng alpha sa iba pang mga elemento - boron, chromium at iba pa.

Ang hypothesis ni Chadwick

Pagkatapos, si James Chadwick, isang kasamahan at estudyante ng Rutherford, ay nagbigay ng maikling mensahe sa magasing Nature, na nang maglaon ay naging kilala sa pangkalahatan. Binigyang-pansin ni Chadwick ang katotohanan na ang mga kontradiksyon sa mga batas sa konserbasyon ay madaling malulutas kung ipagpalagay natin na ang bagong radiation ay isang stream ng mga neutral na particle, na ang bawat isa ay may mass na humigit-kumulang katumbas ng masa ng isang proton. Isinasaalang-alang ang pagpapalagay na ito, ang mga physicist ay nadagdagan nang malaki sa hypothesis na nagpapaliwanag sa istruktura ng atomic nucleus. Sa madaling sabi, ang kakanyahan ng mga karagdagan ay nabawasan sa isang bagong particle at ang papel nito sa istraktura ng atom.

Mga katangian ng neutron

Ang natuklasang particle ay binigyan ng pangalang "neutron". Ang mga bagong natuklasang mga particle ay hindi bumubuo ng mga electromagnetic field sa kanilang paligid, madali silang dumaan sa sangkap, nang hindi nawawala ang enerhiya. Sa mga bihirang banggaan sa magaan na nuclei ng mga atomo, nagagawa ng neutron na patumbahin ang nucleus mula sa atom, habang nawawala ang isang makabuluhang bahagi ng enerhiya nito. Ipinapalagay ng istruktura ng atomic nucleus ang pagkakaroon ng ibang bilang ng mga neutron sa bawat sangkap. Ang mga atomo na may parehong nuclear charge, ngunit may ibang bilang ng mga neutron, ay tinatawag na isotopes.

Ang mga neutron ay nagsilbi bilang isang mahusay na kapalit para sa mga particle ng alpha. Sa kasalukuyan, sila ang ginagamit upang pag-aralan ang istraktura ng atomic nucleus. Imposibleng maikling ilarawan ang kanilang kahalagahan para sa agham, ngunit ito ay salamat sa pambobomba ng atomic nuclei na may mga neutron na nakuha ng mga physicist ang isotopes ng halos lahat ng kilalang elemento.

Komposisyon ng nucleus ng atom

Sa kasalukuyan, ang istruktura ng atomic nucleus ay isang koleksyon ng mga proton at neutron na pinagsasama-sama ng mga puwersang nuklear. Halimbawa, ang helium nucleus ay isang bukol ng dalawang neutron at dalawang proton. Ang mga magaan na elemento ay may halos pantay na bilang ng mga proton at neutron, habang ang mabibigat na elemento ay may mas maraming neutron.

Ang larawang ito ng istraktura ng nucleus ay nakumpirma ng mga eksperimento sa modernong malalaking accelerators na may mabilis na mga proton. Ang mga de-koryenteng puwersa ng pagtanggi ng mga proton ay nababalanse ng mga malalakas na puwersa na kumikilos lamang sa nucleus mismo. Bagaman ang likas na katangian ng mga puwersang nuklear ay hindi pa ganap na nauunawaan, ang kanilang pag-iral ay praktikal na napatunayan at ganap na nagpapaliwanag sa istruktura ng atomic nucleus.

Ang koneksyon sa pagitan ng masa at enerhiya

Noong 1932, nakunan ng camera ni Wilson ang isang kamangha-manghang larawan na nagpapatunay sa pagkakaroon ng mga positibong sisingilin na particle na may masa ng isang elektron.

Bago ito, ang mga positibong electron ay hinulaang theoretically ni P. Dirac. Ang isang tunay na positibong elektron ay natagpuan din sa cosmic radiation. Ang bagong butil ay pinangalanang isang positron. Kapag bumangga sa kambal nito - isang elektron, nangyayari ang paglipol - ang magkaparehong pagpuksa ng dalawang particle. Naglalabas ito ng isang tiyak na halaga ng enerhiya.

Kaya, ang teorya na binuo para sa macrocosm ay ganap na angkop para sa paglalarawan ng pag-uugali ng pinakamaliit na elemento ng bagay.

Ang isang tampok ng radioactive contamination, kabaligtaran sa kontaminasyon ng iba pang mga pollutant, ay ang nakakapinsalang epekto sa mga tao at mga bagay sa kapaligiran ay hindi sanhi ng radionuclide (pollutant) mismo, ngunit sa pamamagitan ng radiation na ito ang pinagmulan ng.

Gayunpaman, may mga pagkakataon na ang radionuclide ay isang nakakalason na elemento. Halimbawa, pagkatapos ng aksidente sa Chernobyl nuclear power plant, ang plutonium 239, 242 Ru ay pinakawalan sa kapaligiran na may mga particle ng nuclear fuel. Bilang karagdagan sa katotohanan na ang plutonium ay isang alpha emitter at, kapag kinain, ay isang malaking panganib, ang plutonium mismo ay isang nakakalason na elemento.

Para sa kadahilanang ito, dalawang grupo ng mga quantitative indicator ang ginagamit: 1) upang masuri ang nilalaman ng radionuclides at 2) upang masuri ang epekto ng radiation sa isang bagay.
Aktibidad- quantitative measure ng nilalaman ng radionuclides sa nasuri na bagay. Ang aktibidad ay tinutukoy ng bilang ng mga radioactive decay ng mga atomo bawat yunit ng oras. Ang SI unit ng pagsukat ng aktibidad ay Becquerel (Bq) katumbas ng isang pagkabulok bawat segundo (1Bq = 1 dec / s). Minsan ginagamit ang isang non-systemic unit ng pagsukat ng aktibidad - Curie (Ki); 1Ci = 3.7 × 1010 Bq.

Dosis ng radiation- isang quantitative measure ng epekto ng radiation sa isang bagay.
Dahil sa katotohanan na ang epekto ng radiation sa isang bagay ay maaaring masuri sa iba't ibang antas: pisikal, kemikal, biyolohikal; sa antas ng mga indibidwal na molekula, mga selula, mga tisyu o mga organismo, atbp., ilang mga uri ng mga dosis ang ginagamit: hinihigop, epektibong katumbas, pagkakalantad.

Upang masuri ang pagbabago sa dosis ng radiation sa paglipas ng panahon, ginagamit ang tagapagpahiwatig ng "rate ng dosis". Rate ng dosis ay ang ratio ng dosis sa oras. Halimbawa, ang rate ng dosis ng panlabas na pagkakalantad mula sa mga likas na mapagkukunan ng radiation ay 4-20 μR / h sa teritoryo ng Russia.

Ang pangunahing pamantayan para sa mga tao - ang pangunahing limitasyon ng dosis (1 mSv / taon) - ay ipinakilala sa mga yunit ng epektibong katumbas na dosis. May mga pamantayan sa mga yunit ng aktibidad, mga antas ng kontaminasyon sa lupa, VDU, GWP, SanPiN, atbp.

Ang istraktura ng atomic nucleus.

Ang atom ay ang pinakamaliit na butil ng isang elemento ng kemikal na nagpapanatili ng lahat ng mga katangian nito. Sa pamamagitan ng istraktura nito, ang atom ay isang kumplikadong sistema na binubuo ng isang napakaliit na positively charged na nucleus (10 -13 cm) na matatagpuan sa gitna ng atom at mga electron na may negatibong charge na umiikot sa paligid ng nucleus sa iba't ibang orbit. Ang negatibong singil ng mga electron ay katumbas ng positibong singil ng nucleus, habang sa pangkalahatan ito ay lumalabas na neutral sa kuryente.

Ang atomic nuclei ay binubuo ng mga nucleon - mga nukleyar na proton ( Z - bilang ng mga proton) at mga nuclear neutron (N ang bilang ng mga neutron). Ang mga "nuklear" na proton at neutron ay naiiba sa mga particle sa isang libreng estado. Halimbawa, ang isang libreng neutron, hindi tulad ng isang nakatali sa isang nucleus, ay hindi matatag at nagiging isang proton at isang elektron.

Ang bilang ng mga nucleon Am (mass number) ay ang kabuuan ng mga bilang ng mga proton at neutron: Am = Z + N.

Proton - elementarya na particle ng anumang atom, mayroon itong positibong singil na katumbas ng singil ng isang elektron. Ang bilang ng mga electron sa shell ng isang atom ay tinutukoy ng bilang ng mga proton sa nucleus.

Neutron - isa pang uri ng nuclear particle ng lahat ng elemento. Wala lamang ito sa nucleus ng light hydrogen, na binubuo ng isang proton. Wala itong singil at neutral sa kuryente. Sa isang atomic nucleus, ang mga neutron ay matatag, at sa isang malayang estado, sila ay hindi matatag. Ang bilang ng mga neutron sa nuclei ng mga atomo ng parehong elemento ay maaaring magbago, samakatuwid ang bilang ng mga neutron sa nucleus ay hindi nagpapakilala sa elemento.

Ang mga nucleon (protons + neutrons) ay hawak sa loob ng atomic nucleus sa pamamagitan ng nuclear forces of attraction. Ang mga puwersang nuklear ay 100 beses na mas malakas kaysa sa mga puwersang electromagnetic at samakatuwid ay nagpapanatili ng mga katulad na sisingilin na proton sa loob ng nucleus. Ang mga puwersang nuklear ay nagpapakita lamang ng kanilang mga sarili sa napakaliit na distansya (10 -13 cm), bumubuo sila ng potensyal na nagbubuklod na enerhiya ng nucleus, na bahagyang inilabas sa ilang mga pagbabagong-anyo, ay nagiging kinetic energy.

Para sa mga atom na naiiba sa komposisyon ng nucleus, ang pangalang "nuclides" ay ginagamit, at para sa mga radioactive atoms - "radionuclides".

Mga nuclides tawag sa mga atomo o nuclei na may ibinigay na bilang ng mga nucleon at isang ibinigay na nuclear charge (ang pagtatalaga ng nuclide A X).

Tinatawag ang mga nuclides na may parehong bilang ng mga nucleon (Am = const). mga isobar. Halimbawa, ang mga nuclides 96 Sr, 96 Y, 96 Zr ay kabilang sa isang serye ng mga isobar na may bilang ng mga nucleon Am = 96.

Mga nuclides na may parehong bilang ng mga proton (Z = const) ay tinatawag isotopes. Nag-iiba lamang sila sa bilang ng mga neutron, kaya kabilang sila sa parehong elemento: 234 U , 235 U, 236 U , 238 U .

Isotopes- mga nuclides na may parehong bilang ng mga neutron (N = Am -Z = const). Ang mga nuclides: 36 S, 37 Cl, 38 Ar, 39 K, 40 Ca ay nabibilang sa isang serye ng isotopes na may 20 neutron.

Isotopes ay karaniwang itinalaga bilang Z X M, kung saan X ay isang simbolo ng isang kemikal na elemento; Ang M ay ang mass number na katumbas ng kabuuan ng bilang ng mga proton at neutron sa nucleus; Ang Z ay ang atomic number o singil ng nucleus, katumbas ng bilang ng mga proton sa nucleus. Dahil ang bawat elemento ng kemikal ay may sarili nitong pare-parehong atomic na numero, kadalasang tinanggal at limitado sa pagsulat lamang ng mass number, halimbawa: 3 H, 14 C, 137 Cs, 90 Sr, atbp.

Ang mga atomo ng nuklear na may parehong mga numero ng masa, ngunit magkakaibang mga singil at, dahil dito, ang iba't ibang mga katangian ay tinatawag na "isobars", kaya halimbawa ang isa sa mga isotopes ng phosphorus ay may mass number na 32-15 P 32, ang parehong numero ng masa ay may isa sa ang sulfur isotopes - 16 S 32.

Ang mga nuclides ay maaaring maging matatag (kung ang kanilang mga nuclei ay matatag at hindi nabubulok) at hindi matatag (kung ang kanilang mga nuclei ay hindi matatag at sumasailalim sa mga pagbabago na sa huli ay humahantong sa pagtaas ng katatagan ng nucleus). Ang hindi matatag na atomic nuclei na may kakayahang kusang mabulok ay tinatawag radionuclides. Ang kababalaghan ng kusang pagkawatak-watak ng isang atomic nucleus, na sinamahan ng paglabas ng mga particle at (o) electromagnetic radiation, ay tinatawag radioactivity.

Bilang resulta ng radioactive decay, maaaring mabuo ang isang stable at radioactive isotope, na kusang nabubulok. Ang ganitong mga kadena ng mga radioactive na elemento, na konektado ng isang serye ng mga pagbabagong nuklear, ay tinatawag mga radioactive na pamilya.

Sa kasalukuyan, opisyal na pinangalanan ng IURAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) ang 109 na elemento ng kemikal. Sa mga ito, 81 lamang ang may matatag na isotopes, ang pinakamabigat sa mga ito ay bismuth (Z= 83). Para sa natitirang 28 elemento, radioactive isotopes lamang ang kilala, at uranium (U ~ 92) ay ang pinakamabigat na elemento na matatagpuan sa kalikasan. Ang pinakamalaki sa mga natural na nuclides ay mayroong 238 nucleon. Sa kabuuan, ang pagkakaroon ng humigit-kumulang 1700 nuclides ng 109 na elementong ito ay napatunayan na, at ang bilang ng mga isotopes na kilala para sa mga indibidwal na elemento ay mula 3 (para sa hydrogen) hanggang 29 (para sa platinum).

Atomic nucleus- ito ang gitnang bahagi ng atom, na binubuo ng mga proton at neutron (na tinatawag na magkasama mga nucleon).

Ang nucleus ay natuklasan ni E. Rutherford noong 1911 habang pinag-aaralan ang sipi α -mga particle sa pamamagitan ng bagay. Ito ay lumabas na halos lahat ng masa ng atom (99.95%) ay puro sa nucleus. Ang laki ng atomic nucleus ay nasa pagkakasunud-sunod ng 10 -1 3 -10 - 12 cm, na 10,000 beses na mas mababa kaysa sa laki ng shell ng elektron.

Ang planetaryong modelo ng atom na iminungkahi ni E. Rutherford at ang kanyang eksperimentong pagmamasid sa hydrogen nuclei ay natumba α -mga particle mula sa nuclei ng iba pang mga elemento (1919-1920), ang humantong sa siyentipiko sa ideya ng proton... Ang terminong proton ay ipinakilala noong unang bahagi ng 1920s.

Proton (mula sa Greek. mga proton- ang una, simbolo p) Ay isang matatag na elementarya na particle, ang nucleus ng isang hydrogen atom.

Proton- isang positibong sisingilin na particle, ang singil nito ay katumbas ng ganap na halaga sa singil ng isang elektron e= 1.6 10 -1 9 Cl. Ang masa ng isang proton ay 1836 beses ang masa ng isang elektron. Rest mass ng isang proton m p= 1.6726231 10 -27 kg = 1.007276470 amu

Ang pangalawang butil sa nucleus ay neutron.

Neutron (mula sa lat. neuter- ni ang isa o ang isa, ang simbolo n) Ay isang elementarya na particle na walang singil, ibig sabihin, neutral.

Ang masa ng neutron ay 1839 beses ang masa ng elektron. Ang masa ng isang neutron ay halos katumbas (medyo higit pa) sa masa ng isang proton: ang natitirang masa ng isang libreng neutron m n= 1.6749286 10 -27 kg = 1.0008664902 amu at lumalampas sa masa ng isang proton ng 2.5 beses ang masa ng isang elektron. Neutron, kasama ang isang proton sa ilalim ng pangkalahatang pangalan nucleon ay bahagi ng atomic nuclei.

Ang neutron ay natuklasan noong 1932 ng estudyante ni E. Rutherford na si D. Chadwig sa panahon ng pambobomba ng beryllium α -mga particle. Ang nagresultang radiation na may mataas na kakayahan sa pagtagos (pagtagumpayan ang hadlang ng isang lead plate na 10-20 cm ang kapal) ay pinatindi ang epekto nito kapag dumadaan sa paraffin plate (tingnan ang figure). Ang pagtatantya ng enerhiya ng mga particle na ito mula sa mga track sa Wilson chamber, na ginawa ng Joliot-Curies, at mga karagdagang obserbasyon ay naging posible upang ibukod ang paunang pagpapalagay na ito γ - dami. Ang mahusay na pagtagos na kakayahan ng mga bagong particle, na tinatawag na neutrons, ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng kanilang electroneutrality. Pagkatapos ng lahat, ang mga sisingilin na particle ay aktibong nakikipag-ugnayan sa bagay at mabilis na nawawala ang kanilang enerhiya. Ang pagkakaroon ng mga neutron ay hinulaan ni E. Rutherford 10 taon bago ang mga eksperimento ni D. Chadwig. Natamaan α -mga particle sa beryllium nucleus, ang sumusunod na reaksyon ay nangyayari:

Narito ang simbolo ng neutron; ang singil nito ay katumbas ng zero, at ang relatibong atomic mass ay humigit-kumulang katumbas ng isa. Ang neutron ay isang hindi matatag na particle: isang libreng neutron sa isang oras na ~ 15 min. nabubulok sa isang proton, isang electron at isang neutrino - isang particle na walang rest mass.

Matapos ang pagtuklas ng neutron ni J. Chadwick noong 1932, independyenteng nagmungkahi sina D. Ivanenko at V. Heisenberg proton-neutron (nucleon) nuclear model... Ayon sa modelong ito, ang nucleus ay binubuo ng mga proton at neutron. Bilang ng mga proton Z tumutugma sa ordinal na numero ng elemento sa talahanayan ng D. I. Mendeleev.

Core charge Q tinutukoy ng bilang ng mga proton Z bumubuo sa nucleus, at isang multiple ng absolute value ng electron charge e:

Q = + Ze.

Numero Z tinawag ang numero ng singil ng nucleus o atomic number.

Mass number ng core A Tinatawag na kabuuang bilang ng mga nucleon, iyon ay, mga proton at neutron, na nakapaloob dito. Ang bilang ng mga neutron sa nucleus ay tinutukoy ng titik N... Kaya, ang mass number ay:

A = Z + N.

Ang mga nucleon (proton at neutron) ay itinalaga ng mass number na katumbas ng isa, electron - zero.

Ang ideya ng komposisyon ng nucleus ay pinadali din ng pagtuklas isotopes.

Isotopes (mula sa Griyego. isos- pantay, pareho at topoa- lugar) ay mga uri ng mga atomo ng parehong elemento ng kemikal, ang atomic nuclei na kung saan ay may parehong bilang ng mga proton ( Z) at iba't ibang bilang ng mga neutron ( N).

Ang nuclei ng naturang mga atomo ay tinatawag ding isotopes. Ang mga isotopes ay mga nuclides isang elemento. Nuclide (mula sa lat. nucleus- nucleus) - anumang atomic nucleus (ayon sa pagkakabanggit, atom) na may ibinigay na mga numero Z at N... Ang pangkalahatang pagtatalaga ng mga nuclides ay ……. saan X- simbolo ng isang elemento ng kemikal, A = Z + N- Pangkalahatang numero.

Ang mga isotopes ay sumasakop sa parehong lugar sa Periodic Table of the Elements, kung saan nagmula ang kanilang pangalan. Ang mga isotopes, bilang panuntunan, ay naiiba nang malaki sa kanilang mga katangiang nuklear (halimbawa, sa kanilang kakayahang pumasok sa mga reaksyong nuklear). Ang kemikal (b halos sa parehong sukat na pisikal) na mga katangian ng isotopes ay pareho. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang mga kemikal na katangian ng isang elemento ay tinutukoy ng singil ng nucleus, dahil siya ang nakakaapekto sa istraktura ng shell ng elektron ng atom.

Ang pagbubukod ay isotopes ng mga light elements. Isotopes ng hydrogen 1 N — protium, 2 N— deuterium, 3 N — tritium napakalakas ng pagkakaiba sa masa na ang kanilang pisikal at kemikal na mga katangian ay magkaiba. Ang Deuterium ay matatag (i.e. hindi radioactive) at kasama bilang isang maliit na karumihan (1: 4500) sa ordinaryong hydrogen. Kapag ang deuterium ay pinagsama sa oxygen, ang mabigat na tubig ay nabuo. Ito ay kumukulo sa 101.2 ° C sa normal na presyon ng atmospera at nagyeyelo sa +3.8 ° C. Tritium β -Radioactive na may kalahating buhay na humigit-kumulang 12 taon.

Ang lahat ng mga elemento ng kemikal ay may isotopes. Ang ilang mga elemento ay mayroon lamang hindi matatag (radioactive) isotopes. Para sa lahat ng mga elemento, ang mga radioactive isotopes ay artipisyal na nakuha.

Uranium isotopes. Ang elementong uranium ay may dalawang isotopes - na may mass number na 235 at 238. Ang isotope ay 1/140 lamang ng mas karaniwan.

Sa pag-aaral ng komposisyon ng bagay, ang mga siyentipiko ay dumating sa konklusyon na ang lahat ng bagay ay binubuo ng mga molekula at atomo. Sa mahabang panahon, ang atom (isinalin mula sa Griyego na "indivisible") ay itinuturing na pinakamaliit na yunit ng istruktura ng bagay. Gayunpaman, ipinakita ng karagdagang pananaliksik na ang atom ay may isang kumplikadong istraktura at, sa turn, ay may kasamang mas maliliit na particle.

Ano ang gawa sa atom?

Noong 1911, iminungkahi ng siyentipiko na si Rutherford na ang atom ay may gitnang bahagi na may positibong singil. Ito ay kung paano lumitaw ang konsepto ng isang atomic nucleus sa unang pagkakataon.

Ayon sa scheme ni Rutherford, na tinatawag na planetary model, ang isang atom ay binubuo ng isang nucleus at elementarya na mga particle na may negatibong singil - mga electron na gumagalaw sa paligid ng nucleus, tulad ng mga planeta na umiikot sa Araw.

Noong 1932, natuklasan ng isa pang siyentipiko, si Chadwick, ang neutron, isang particle na walang singil sa kuryente.

Ayon sa modernong konsepto, ang nuclei ay tumutugma sa planetaryong modelo na iminungkahi ni Rutherford. Ang nucleus ay nagdadala ng karamihan sa atomic mass. Mayroon din itong positibong singil. Ang atomic nucleus ay naglalaman ng mga proton - mga particle na may positibong charge at neutron - mga particle na walang karga. Ang mga proton at neutron ay tinatawag na mga nucleon. Mga particle na may negatibong charge - mga electron - orbit sa paligid ng nucleus.

Ang bilang ng mga proton sa nucleus ay katumbas ng mga gumagalaw sa orbit. Dahil dito, ang atom mismo ay isang particle na hindi nagdadala ng singil. Kung ang isang atom ay kumukuha ng mga electron ng ibang tao o nawalan ng sarili nito, kung gayon ito ay magiging positibo o negatibo at tinatawag na isang ion.

Ang mga electron, proton at neutron ay sama-samang tinutukoy bilang mga subatomic na particle.

Nuclear charge

Ang nucleus ay may charge number Z. Ito ay tinutukoy ng bilang ng mga proton na bumubuo sa atomic nucleus. Madaling malaman ang halagang ito: sumangguni lamang sa periodic system ng Mendeleev. Ang ordinal na numero ng elemento kung saan kabilang ang atom ay katumbas ng bilang ng mga proton sa nucleus. Kaya, kung ang serial number 8 ay tumutugma sa kemikal na elemento ng oxygen, kung gayon ang bilang ng mga proton ay magiging katumbas din ng walo. Dahil ang bilang ng mga proton at electron sa isang atom ay pareho, magkakaroon din ng walong electron.

Ang bilang ng mga neutron ay tinatawag na isotopic number at tinutukoy ng letrang N. Maaaring mag-iba ang kanilang numero sa isang atom ng parehong elemento ng kemikal.

Ang kabuuan ng mga proton at electron sa nucleus ay tinatawag na mass number ng atom at tinutukoy ng letrang A. Kaya, ang formula para sa pagkalkula ng mass number ay ganito ang hitsura: A = Z + N.

Isotopes

Sa kaso kapag ang mga elemento ay may pantay na bilang ng mga proton at electron, ngunit ibang bilang ng mga neutron, sila ay tinatawag na isotopes ng isang elemento ng kemikal. Maaaring mayroong isa o ilang isotopes. Ang mga ito ay inilalagay sa parehong cell ng periodic table.

Ang mga isotopes ay may malaking kahalagahan sa kimika at pisika. Halimbawa, ang isotope ng hydrogen - deuterium - ay pinagsama sa oxygen upang bumuo ng isang ganap na bagong sangkap na tinatawag na mabigat na tubig. Ito ay may ibang kumukulo at nagyeyelong punto kaysa karaniwan. At ang kumbinasyon ng deuterium sa isa pang hydrogen isotope, tritium, ay humahantong sa isang thermonuclear fusion reaction at maaaring magamit upang makabuo ng isang malaking halaga ng enerhiya.

Mass ng nucleus at subatomic particle

Ang mga sukat at masa ng mga atomo ay bale-wala sa isipan ng tao. Ang laki ng nuclei ay humigit-kumulang 10 -12 cm Ang masa ng isang atomic nucleus ay sinusukat sa pisika sa tinatawag na atomic mass units - amu.

Para sa isang amu kumuha ng isang ikalabindalawa ng masa ng isang carbon atom. Gamit ang karaniwang mga yunit ng pagsukat (kilograms at gramo), ang masa ay maaaring ipahayag sa pamamagitan ng sumusunod na equation: 1 amu. = 1.660540 · 10 -24 g. Ipinahayag sa ganitong paraan, ito ay tinatawag na absolute atomic mass.

Sa kabila ng katotohanan na ang atomic nucleus ay ang pinakanapakalaking bahagi ng isang atom, ang mga sukat nito na nauugnay sa electron cloud na nakapalibot dito ay napakaliit.

Mga puwersang nuklear

Ang atomic nuclei ay lubhang nababanat. Nangangahulugan ito na ang mga proton at neutron ay hawak sa nucleus sa pamamagitan ng ilang uri ng puwersa. Ang mga ito ay hindi maaaring electromagnetic na pwersa, dahil ang mga proton ay tulad ng mga sisingilin na particle, at alam na ang mga particle na may parehong singil ay nagtataboy sa isa't isa. Ang mga puwersa ng gravitational ay masyadong mahina upang hawakan ang mga nucleon nang magkasama. Dahil dito, ang mga particle ay hawak sa nucleus ng isa pang pakikipag-ugnayan - mga puwersang nuklear.

Ang pakikipag-ugnayang nuklear ay itinuturing na pinakamalakas sa lahat ng umiiral sa kalikasan. Samakatuwid, ang ganitong uri ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga elemento ng atomic nucleus ay tinatawag na malakas. Ito ay naroroon sa maraming elementarya na mga particle, pati na rin sa mga electromagnetic na pwersa.

Mga tampok ng mga puwersang nukleyar

1. Maikling acting. Ang mga puwersang nuklear, sa kaibahan sa mga electromagnetic, ay nagpapakita lamang ng kanilang mga sarili sa napakaliit na distansya, na maihahambing sa laki ng nucleus.
2. Singilin ang kalayaan. Ang tampok na ito ay ipinakita sa katotohanan na ang mga puwersang nuklear ay kumikilos sa parehong paraan sa mga proton at neutron.
3. Saturation. Ang mga nucleon ng nucleus ay nakikipag-ugnayan lamang sa isang tiyak na bilang ng iba pang mga nucleon.

Core na nagbubuklod na enerhiya

Ang isa pang malapit na nauugnay na konsepto ay ang nagbubuklod na enerhiya ng nuclei. Ang enerhiya ng isang nuclear bond ay nauunawaan bilang ang dami ng enerhiya na kinakailangan upang hatiin ang isang atomic nucleus sa mga bumubuo nitong nucleon. Ito ay katumbas ng enerhiya na kinakailangan upang bumuo ng isang nucleus mula sa mga indibidwal na particle.

Upang makalkula ang nagbubuklod na enerhiya ng isang nucleus, kinakailangang malaman ang masa ng mga subatomic na particle. Ipinapakita ng mga kalkulasyon na ang masa ng isang nucleus ay palaging mas mababa kaysa sa kabuuan ng mga bumubuo nitong nucleon. Ang mass defect ay ang pagkakaiba sa pagitan ng masa ng isang nucleus at ng kabuuan ng mga proton at electron nito. Sa tulong ng ugnayan sa pagitan ng masa at enerhiya (E = mc 2), maaari mong kalkulahin ang enerhiya na nabuo sa panahon ng pagbuo ng nucleus.

Ang lakas ng nagbubuklod na enerhiya ng nucleus ay maaaring hatulan sa pamamagitan ng sumusunod na halimbawa: kapag ang ilang gramo ng helium ay nabuo, ang parehong halaga ng enerhiya ay nabuo bilang kapag ilang tonelada ng karbon ay sinusunog.

Mga reaksyong nuklear

Ang nuclei ng mga atom ay maaaring makipag-ugnayan sa nuclei ng iba pang mga atomo. Ang ganitong mga pakikipag-ugnayan ay tinatawag na nuclear reactions. Mayroong dalawang uri ng reaksyon.

1. Mga reaksyon ng fission. Nangyayari ang mga ito kapag ang mas mabibigat na nuclei ay nahati sa mas magaan bilang resulta ng pakikipag-ugnayan.
2. Mga reaksyon ng synthesis. Ang kabaligtaran na proseso ng fission: ang nuclei ay nagbanggaan, sa gayon ay bumubuo ng mas mabibigat na elemento.

Ang lahat ng mga reaksyong nuklear ay sinamahan ng pagpapalabas ng enerhiya, na kasunod na ginagamit sa industriya, sa militar, sa sektor ng enerhiya, at iba pa.

Pagkatapos suriin ang komposisyon ng atomic nucleus, ang mga sumusunod na konklusyon ay maaaring iguguhit.

1. Ang isang atom ay binubuo ng isang nucleus na naglalaman ng mga proton at neutron at mga electron sa paligid nito.
2. Ang mass number ng isang atom ay katumbas ng kabuuan ng mga nucleon ng nucleus nito.
3. Ang mga nucleon ay pinagsama-sama sa pamamagitan ng malakas na pakikipag-ugnayan.
4. Ang napakalaking pwersa na nagbibigay ng katatagan sa atomic nucleus ay tinatawag na nucleus binding energies.