Məlumat

5.2: Hüceyrələrin kəşfi və hüceyrə nəzəriyyəsi - Biologiya

5.2: Hüceyrələrin kəşfi və hüceyrə nəzəriyyəsi - Biologiya


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Böyük Mavi Hüceyrə

Bu inanılmaz obyekt nədir? Bunun insan hüceyrəsi olduğunu öyrənmək sizi təəccübləndirərmi? Hüceyrə əslində köməksiz gözlə görmək üçün çox kiçikdir. Çox güclü bir mikroskopla baxıldığı üçün burada belə detallı şəkildə görünür. Hüceyrələr kiçik ölçüdə ola bilər, lakin onlar həyat üçün son dərəcə vacibdir. Bütün digər canlılar kimi, siz də hüceyrələrdən ibarətdir. Hüceyrələr həyatın əsasını təşkil edir və hüceyrələr olmasaydı, bildiyimiz kimi həyat olmazdı. Bu bölməni oxuduğunuzda həyatın bu möcüzəli blokları haqqında daha çox məlumat əldə edəcəksiniz.

Canlı bir maddəyə mikroskopla - hətta sadə bir işıq mikroskopu ilə baxsanız, hüceyrələrdən ibarət olduğunu görərsiniz. Hüceyrələr canlıların quruluşunun və funksiyasının əsas vahidləridir. Həyat proseslərini həyata keçirə bilən ən kiçik vahidlərdir. Bütün orqanizmlər bir və ya daha çox hüceyrədən ibarətdir və bütün hüceyrələr eyni quruluşa malikdir və eyni əsas həyat proseslərini həyata keçirirlər. Hüceyrələrin quruluşunu və həyata keçirdikləri prosesləri bilmək həyatın özünü dərk etmək üçün lazımdır.

Hüceyrələrin kəşfi

İlk dəfə söz hüceyrə Bu kiçik həyat vahidlərinə istinad etmək üçün 1665-ci ildə Robert Huk adlı bir İngilis alimi tərəfindən istifadə edilmişdir. Huk canlıları mikroskop altında tədqiq edən ilk alimlərdən biri idi. Dövrünün mikroskopları o qədər də güclü deyildi, lakin Hooke hələ də əhəmiyyətli bir kəşf edə bildi. O, mikroskopunun altında nazik bir mantar diliminə baxdıqda, pətəyə bənzəyən şeyə təəccübləndi. Hooke gördüklərini göstərmək üçün aşağıdakı şəkildəki şəkli çəkdi. Gördüyünüz kimi, mantar Hookenin hüceyrə adlandırdığı bir çox kiçik hissədən ibarət idi.

Robert Huk mantarda hüceyrələri kəşf etdikdən qısa müddət sonra Hollandiyada Anton van Leeuwenhoek mikroskopdan istifadə edərək başqa mühüm kəşflər etdi. Leeuwenhoek öz mikroskop lenslərini etdi və o qədər yaxşı idi ki, mikroskopu dövrünün digər mikroskoplarından daha güclü idi. Əslində, Leeuwenhoek mikroskopu müasir işıq mikroskopları qədər güclü idi. Leeuwenhoek, mikroskopundan istifadə edərək, insan hüceyrələrini və bakteriyalarını müşahidə edən ilk şəxs oldu.

Hüceyrə nəzəriyyəsi

1800-cü illərin əvvəllərində elm adamları bir çox müxtəlif orqanizmlərin hüceyrələrini müşahidə etdilər. Bu müşahidələr Theodor Schwann və Matthias Jakob Schleiden adlı iki alman aliminin hüceyrələrin bütün canlıların əsas tikinti blokları olduğunu irəli sürməsinə səbəb oldu. Təxminən 1850 -ci ildə Rudolf Virchow adlı bir Alman həkimi mikroskop altında hüceyrələri araşdırarkən təsadüfən yeni hüceyrələrin bölündüyünü və meydana gəldiyini gördü. Canlı hüceyrələrin bölünmə yolu ilə yeni hüceyrələr meydana gətirdiyini anladı. Virxov bu anlayışa əsaslanaraq canlı hüceyrələrin yalnız digər canlı hüceyrələrdən əmələ gəldiyini irəli sürdü.

Hər üç alimin - Schwann, Schleiden və Virchowun fikirləri buna gətirib çıxardı hüceyrə nəzəriyyəsibütün biologiyanı birləşdirən əsas nəzəriyyələrdən biridir. Hüceyrə nəzəriyyəsi bildirir:

  • Bütün orqanizmlər bir və ya bir neçə hüceyrədən ibarətdir.
  • Orqanizmlərin bütün həyat funksiyaları hüceyrələr daxilində baş verir.
  • Bütün hüceyrələr artıq mövcud hüceyrələrdən gəlir.

Daxili Hüceyrələri Görmək

1600-cü illərdə Robert Hooke ilə başlayan mikroskop inanılmaz yeni bir dünya - hüceyrə səviyyəsində həyat dünyası açdı. Mikroskoplar təkmilləşməyə davam etdikcə canlıların hüceyrələri haqqında daha çox kəşflər edildi. Lakin 1800-cü illərin sonlarında işıq mikroskopları öz həddi çatmışdı. Hüceyrələrin içərisindəki quruluşlar da daxil olmaqla hüceyrələrdən çox kiçik olan cisimlər, ən güclü işıq mikroskopu ilə belə görünməyəcək qədər kiçik idi.

1950 -ci illərdə yeni bir mikroskop növü icad edildi. Elektron mikroskopu adlanan, çox kiçik cisimləri müşahidə etmək üçün işıq əvəzinə bir elektron şüası istifadə etdi. Elektron mikroskopla alimlər nəhayət hüceyrələrin içərisindəki kiçik strukturları görə bildilər. Əslində, onlar hətta ayrı-ayrı molekulları və atomları görə bilirdilər. Elektron mikroskopun biologiyaya böyük təsiri oldu. O, alimlərə orqanizmləri öz molekulları səviyyəsində öyrənməyə imkan verdi və hüceyrə biologiyası sahəsinin yaranmasına səbəb oldu. Elektron mikroskopu ilə daha çox hüceyrə kəşfləri edildi. Şəkil (PageIndex{3}) hüceyrə strukturlarının necə çağırıldığını göstərir orqanoidlər elektron mikroskopla tarananda görünür.

Hüceyrələrin müxtəlif olmasına baxmayaraq, bütün hüceyrələrin müəyyən ortaq hissələri var. Bu hissələrə plazma membranı, sitoplazma, ribosomlar və DNT daxildir.

  1. The plazma membran (hüceyrə membranı da deyilir) bir hüceyrəni əhatə edən nazik bir fosfolipid qatdır. Hüceyrə ilə ətraf mühit arasındakı fiziki sərhədi meydana gətirir, buna görə onu hüceyrənin "dərisi" olaraq düşünə bilərsiniz.
  2. Sitoplazma plazma membranının içərisində olan bütün hüceyrə materialına aiddir. Sitoplazma sitozol adlanan sulu bir maddədən ibarətdir və ribosomlar kimi digər hüceyrə quruluşlarını ehtiva edir.
  3. Ribosomlar sitoplazmada zülalların əmələ gəldiyi strukturlardır.
  4. DNT hüceyrələrdə olan bir nuklein turşusudur. Hüceyrələrin zülal yaratmaq üçün lazım olan genetik təlimatları ehtiva edir.

Bu hissələr bakteriya və insan kimi fərqli orqanizmlərdən tutmuş bütün hüceyrələr üçün ümumidir. Bütün məlum orqanizmlər bu cür bənzər hüceyrələrə necə sahib oldular? Oxşarlıqlar, Yerdəki bütün həyatın ortaq bir təkamül tarixinə malik olduğunu göstərir.

Baxış-icmal

  1. Hüceyrələri təsvir edin.
  2. Hüceyrələrin necə kəşf edildiyini izah edin.
  3. Hüceyrə nəzəriyyəsinin necə inkişaf etdiyini təsvir edin.
  4. Bütün hüceyrələr tərəfindən paylaşılan strukturları müəyyənləşdirin.
  5. Doğru və ya yanlış. Mantar canlı orqanizm deyil.
  6. Doğru və ya yanlış. Bəzi orqanizmlər yalnız bir hüceyrədən ibarətdir.
  7. Doğru və ya yanlış. Ribosomlar hüceyrənin sitoplazmasından kənarda yerləşir.
  8. Proteinlər _____________ tarixində hazırlanır.
  9. İşıq mikroskopu ilə elektron mikroskopu arasındakı fərqlər nələrdir?
  10. İlk mikroskoplar ətrafında yaradılmışdır
    1. 1965
    2. 1665
    3. 1950
    4. 1776
  11. Bu alimlərdən hansı aşağıdakı kəşflərin hər birini etmişdir? (Anton van Leeuwenhoek; Robert Hooke; Rudolf Virchow)
    1. İlk hüceyrələrdən bəzilərini müşahidə etdi və ilk dəfə "hüceyrə" terminini istifadə etdi.
    2. İlk insan hüceyrələrini müşahidə etdi
    3. Bölünən hüceyrələr müşahidə olunur
  12. Robert Hooke mikroskop altında bitki hüceyrələrini müşahidə edərkən pətəklərə, ya da təkrarlanan dairəvi və ya kvadrat vahidlərə bənzəyən şeylərin eskizini çəkdi.
    1. Hər vahid nədir?
    2. Bütün hüceyrələrin ortaq hissələrindən hər bir vahidin xarici səthini nə təşkil edir?
    3. Bütün hüceyrələrin ortaq hissələrindən hər bir bölmənin içini nə təşkil edir?

Daha Kəşf edin

Hüceyrə nəzəriyyəsi və tarixi haqqında daha çox məlumat əldə etmək üçün aşağıdakı videoya baxın.


İtalyan alim Galileo Galilei, 1625 -ci ildə ilk mikroskopu yaratdı. 1609 -cu ildə teleskoplar və astronomiya ilə etdiyi təməlqoyma işindən götürməsi məntiqli bir addım idi. 1665 -ci ildə İngilis alimi Robert Hooke nazik bir dilimə baxdı. mikroskop altında mantar və hüceyrələr adlandırdığı kiçik bölmələrdən ibarət bir pətək quruluşu gördü. Mikroskop altında canlı hüceyrələri görən ilk insan Anton van Leeuwenhoek idi. 1670-ci ildə Leeuwenhoek mikroskop linzalarının keyfiyyətini əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırdı ki, o, bir damla gölməçə suyunda yaşayan təkhüceyrəli orqanizmləri görə bilsin. O, bu orqanizmləri "miniatür heyvanlar" mənasını verən "heyvan hüceyrələri" adlandırdı.

Mikroskoplar və ümumiyyətlə elm 1700-cü illərdə inkişaf etdi və 1800-cü illərin əvvəllərində elm adamları tərəfindən bir sıra əlamətdar kəşflərə səbəb oldu. 1804-cü ildə Karl Rudolfi və J.H.F. Hüceyrələrin bir -birindən müstəqil olduqlarını və öz hüceyrə divarlarına sahib olduqlarını ilk sübut edən Link idi. Bu işdən əvvəl, hüceyrələrin divarlarını paylaşdıqları və aralarındakı mayelərin belə nəql edildiyi düşünülürdü. Növbəti əhəmiyyətli kəşf 1833 -cü ildə İngilis botanik Robert Brown bitki hüceyrələrində nüvəni ilk dəfə kəşf etdikdə baş verdi.

1838-1839-cu illərdən etibarən alman alimi Matthias Schleiden, bütün bitki toxumalarının hüceyrələrdən meydana gəldiyinə dair hüceyrələr haqqında ilk əsas inancı irəli sürdü. Elm adamı və həmyerlisi Teodor Schwann, bütün heyvan toxumalarının da hüceyrələrdən meydana gəldiyi qənaətinə gəldi. Schwann hər iki ifadəni bir nəzəriyyəyə birləşdirdi və dedi ki, 1) Bütün canlı orqanizmlər bir və ya bir neçə hüceyrədən ibarətdir və 2) Hüceyrə bütün canlı orqanizmlər üçün əsas quruluş vahididir. 1845-ci ildə alim Karl Henrix Braun hüceyrələrin həyatın əsas vahidi olduğunu şərh edərək hüceyrə nəzəriyyəsini yenidən nəzərdən keçirdi.

Orijinal hüceyrə nəzəriyyəsinin üçüncü hissəsi 1855 -ci ildə Rudolf Virchow tərəfindən irəli sürüldü Omnis cellula və cellula Təxminən latın dilindən "hüceyrələr yalnız digər hüceyrələrdən yaranır" kimi tərcümə olunur.


Yuxarıdakı şəkildə Robert Hooke tərəfindən 1665-ci ildə istifadə edilən mikroskopun ilk dəfə nazik mantar dilimində hüceyrələri gördüyü rəsm göstərilir. Dairəvi giriş mikroskop altında gördüyü bal pətəyi quruluşdan hazırlanmış Hooke rəsmini göstərir.

Taksonomik prinsiplərin inkişafı

1687 -ci ildə İngilis riyaziyyatçı, fizik və astronom Isaac Newton böyük əsərini nəşr etdi PrincipiaYerin və digər göy cisimlərinin riyazi qanunlara uyğun olaraq ahəngdar şəkildə hərəkət etməsi ilə kainatı sabit olaraq təsvir etdiyi. Sistemləşdirmə və təsnifat yanaşması 17-18 -ci əsrlərdə biologiyaya hakim olmaq idi. 16-cı əsrin "botanika atalarının" yalnız bitkiləri təsvir etmək və çəkməklə kifayətlənmələri, xarici ölkələrin araşdırmaları nəticəsində hər bir ölkənin öz doğma bitkilərinin və heyvanlar.

Aristotel heyvan qruplarını ayırd etmək üçün çoxalma üsulu və yaşayış mühitindən istifadə edərkən təsnifat prosesinə başladı. Doğrudan da, sözlər cinsnövlər Yunan tərcümələridir genoseidos Aristotel tərəfindən istifadə edilmişdir. İsveçrəli botanik Bauhin, ümumi bir ad və xüsusi bir ad istifadə edərək binomial təsnifat sistemini təqdim etmişdi. 17 -ci əsrdən əvvəl təklif olunan təsnifat sxemlərinin əksəriyyəti qarışıq və qənaətbəxş deyildi.


Hüceyrə nəzəriyyəsi

Elm adamları bir zamanlar həyatın öz -özünə cansız şeylərdən yarandığını düşünürdülər. Təcrübələr və mikroskopun ixtirası sayəsində artıq həyatın əvvəl mövcud olan həyatdan, hüceyrələrin isə əvvəllər mövcud olan hüceyrələrdən meydana gəldiyi bilinir.

Mikroqrafiya örtüyü

İngilis alimi Robert Hooke nəşr etdi Mikroqrafiya 1665-ci ildə. Bu əsərdə o, hüceyrələr adlandırdığı orqanizmin ən kiçik tam hissələrini təsvir etmişdir.

Getty Images vasitəsilə Universal Tarix Arxivi/Universal Şəkillər Qrupu tərəfindən çəkilmiş şəkil

1665-ci ildə Robert Huk nəşr etdi Mikroqrafiya, son icad edilən mikroskop altında baxdığı orqanizmlərin təsvirləri və təsvirləri ilə dolu bir kitab. Mikroskopun ixtirası Huk tərəfindən hüceyrənin kəşfinə səbəb oldu. Mantara baxarkən Hooke, monastırlardakı hüceyrələri və ya otaqları xatırlatdıqları üçün & ldquocells & rdquo adlandırdığı qutu şəkilli strukturları müşahidə etdi. Bu kəşf klassik hüceyrə nəzəriyyəsinin inkişafına səbəb oldu.

Klassik hüceyrə nəzəriyyəsi 1839 -cu ildə Teodor Schwann tərəfindən irəli sürülmüşdür. Bu nəzəriyyənin üç hissəsi vardır. Birinci hissədə bütün orqanizmlərin hüceyrələrdən ibarət olduğu bildirilir. İkinci hissədə hüceyrələrin həyatın əsas vahidləri olduğu bildirilir. Bu hissələr, Schwann və Matthias Schleiden tərəfindən 1838 -ci ildə bitki və heyvan hüceyrələri üzərində apardıqları müşahidələri müqayisə edərək etdikləri bir nəticəyə əsaslanır. Hüceyrələrin əvvəldən çoxalmış hüceyrələrdən gəldiyini iddia edən üçüncü hissə Rudolf Virchow tərəfindən 1858-ci ildə təsvir edilmişdir. omnis cellula e cellula (bütün hüceyrələr hüceyrələrdən gəlir).

Klassik hüceyrə nəzəriyyəsinin yaranmasından bəri texnologiya inkişaf edərək hüceyrələr haqqında yeni kəşflərə səbəb olan daha ətraflı müşahidələrə imkan verdi. Bu tapıntılar müasir hüceyrə nəzəriyyəsinin formalaşmasına gətirib çıxardı ki, onun üç əsas əlavəsi var: birincisi, hüceyrə bölünməsi zamanı DNT-nin hüceyrələr arasında ötürülməsi, ikincisi, oxşar növdə olan bütün orqanizmlərin hüceyrələrinin həm struktur, həm də kimyəvi cəhətdən eyni olması. və nəhayət, bu enerji axını hüceyrələrdə baş verir.

İngilis alimi Robert Huk nəşr etdi Mikroqrafiya 1665-ci ildə. Bu əsərdə o, hüceyrələr adlandırdığı orqanizmin ən kiçik tam hissələrini təsvir etmişdir.

Getty Images vasitəsilə Universal Tarix Arxivi/Universal Şəkillər Qrupu tərəfindən çəkilmiş fotoşəkil


Prokaryotlar və eukaryotlar: Ortaq bir ata nümunəsi

Bütün həyat hüceyrələrdən ibarət olsa da, bütün hüceyrələr eyni quruluşa malik deyillər. Canlıların təşkilində orqanizmlər iki qrupdan birinə bölünür: prokaryotlar və eukariotlar. Prokaryotlar (arxea və bakteriyalar) və eukaryotların (göbələklər, bitkilər, heyvanlar və protistlər) bir -birindən fərqlənən bir çox təyin edici faktoru vardır, lakin oxşarlıqları çox əhəmiyyətli və ortaq ata -baba nəzəriyyəsinin qurulduğu təməl təşkil edir.

Bütün prokaryotlar və eukaryotlar, içərisində ribozomları olan, DNT və RNT genetik materialı olan sitozoldan ibarətdir və bir membrana bürünmüşdür. Bu ümumi elementlər kimyəvi və struktur cəhətdən demək olar ki, fərqlənmir. Plazma membranı hüceyrəni əhatə edən yağlı bir film olan fosfolipid iki qatdan ibarətdir (daha çox məlumat üçün Membranlar I: Bioloji Membranlara Giriş moduluna baxın). Bu membran hüceyrənin lazımi işləri yerinə yetirməsinə imkan verən bir neçə quruluşu, o cümlədən maddələrin hüceyrəyə daxil olub-olmamasını təmin edən nasoslar və kanalları və hüceyrənin ətrafdakıları hiss etməsinə və digər hüceyrələr tərəfindən tanınmasına imkan verən reseptorları ehtiva edir ( Membranlar II: Passiv və Aktiv Daşıyıcılar moduluna baxın). Bu plazma membranı, hüceyrə sitozolunun sızmasını və ətraf mühitin sızmasının qarşısını alan yarı keçirici bir maneə meydana gətirir.

Sitozol, həll edilmiş qida maddələri, tullantılar, ionlar, zülallar, fermentlər və bir çox digər molekullarla dolu sudan ibarət olan jelə bənzər bir mayedir. Sitozolda bir çox kimyəvi reaksiyalar baş verir və hüceyrələrə forma verən hissəciklər və filamentlər var. Sitozolun içərisində asılmış ribozomlar var - RNT -də olan məlumatları zülallara çevirməkdən məsul olan böyük molekulyar maşınlar. Hüceyrədəki ribosomların sayı əsasən hüceyrənin funksiyasından asılıdır. (Hüceyrə quruluşlarının təsvirləri üçün Şəkillər 5 və 6 -ya baxın.)

Şəkil 5: Tipik bir heyvan hüceyrəsinin diaqramı. Şəkil 6: Tipik bir bitki hüceyrəsinin diaqramı.

Həm ökaryotların, həm də prokaryotların zülalların istehsalına dair təlimatları daşıyan genetik materialı (DNT və RNT) var (DNT modul seriyamıza baxın). Bununla birlikdə, iki hüceyrə taksası arasındakı ən vacib fərq, eukaryotların genetik materialının bir nüvə yaradaraq ikiqat membrana qapalı olmasıdır. Prokariotların belə bir membrana bağlı nüvəsi yoxdur, onların genetik materialı sitozolun içərisində nizamsız formalı bir bölgə olan nukleoiddə mövcuddur.

Bir bakteriya kifdən, ağac insandan çox fərqli görünsə də, bütün bu orqanizmlərin hüceyrələrinin içərisində çox şey eynidir. Bu, yer üzündəki bütün canlıların bir-biri ilə əlaqəli olduğunu və ortaq bir əcdaddan törədiyini iddia edir. Bu adlanır Universal Ümumi Nəsil nəzəriyyəsi. Aşağıdakıları düşünün:

Şəkil 7: Ribonuklein turşusu (RNT) və deoksiribonuklein turşusunun (DNT) müqayisəsi.

  1. Bütün canlılar genetik materialları üçün DNT-dən istifadə edirlər. Hipotetik olaraq, genetik məlumat anbarı kimi işləyə biləcək onlarla molekul var. Əslində zülallar və şəkərlər DNT -dən daha yaxşı bir seçim ola bilərdi, çünki eyni ölçülü molekulda daha çox məlumatın saxlanmasına imkan verərdi. Halbuki hər canlı hüceyrə öz genetik məlumatlarını DNT-dən ibarət xromosomlar şəklində saxlayır. Bundan əlavə, bütün canlılar DNT -nin tikinti blokları olaraq eyni dörd nükleotidi istifadə edirlər. Nükleotidlər demək olar ki, sonsuz sayda qurula bilər, ancaq Yerdəki həyat tərəfindən yalnız dördü istifadə olunur (Şəkil 6).

  2. Genetik kod universaldır. Yalnız bütün canlılar genetik məlumatlarını eyni molekulu istifadə edərək saxlamırlar, həm də məlumatları oxumaq üçün kod eynidir. Məsələn, müəyyən bir DNT ardıcıllığında Sitozin-Timin-Sitozin (CTC) amin turşusu lösini kodlaşdırır. Bu, bakteriyalardan insanlara qədər bütün canlı hüceyrələrdə doğrudur. Bunun doğru olması üçün heç bir səbəb yoxdur. Genetik kod Mors koduna bənzəyir: sırf ixtiyari. DNT nukleotidlərinin istənilən sayı və birləşməsi hər hansı bir amin turşusu üçün kod ola bilər. Və yenə də bütün həyat eyni kodu istifadə edir. (Bir neçə istisna var, lakin bunlar çox nadirdir.) Həyatın bu ümumi xüsusiyyəti bizə bir növdən digərinə genlər daxil etməyə və bu genlərin hələ də düzgün işləməsinə imkan verir. Məsələn, şəkərli diabet xəstələrini müalicə etmək üçün insan donorlarından insulin yığmaq son dərəcə bahalı olardı. Bunun əvəzinə elm adamları insan insulin genini ehtiva edən bakteriyalar hazırladılar. Gen hər iki hüceyrədə eyni şəkildə oxunur və şərh olunur, buna görə də bakteriyalar mükəmməl işləyən bir insan insulin molekulu qurur.

  3. Bütün hüceyrələr kimyəvi enerjini oxşar şəkildə çevirir. Günəşdən planetə çatan enerji demək olar ki, sonsuz sayda yollarla əldə edilə bilər. Bununla belə, fotosintez prosesi və fermentləri siyanobakteriya və planktondan tutmuş palıd ağaclarına və zanbaq yastıqlarına qədər bütün fotosintetik hüceyrələr arasında heyrətamiz dərəcədə oxşardır. Eynilə, bütün hüceyrələr makromoleküllər istehlak edir və enerjisini təəccüblü şəkildə bənzər şəkildə çevirir. Qlükozanın parçalanması prosesi olan qlikoliz fermentləri bütün canlı hüceyrələr arasında paylaşılır. Bundan əlavə, bütün hüceyrələr ATP molekullarını bir çox kimyəvi reaksiyalarda enerji ötürmək üçün ümumi "valyuta" kimi hazırlayır və istifadə edirlər. ATP -dən daha səmərəli işləyəcək bir çoxu da daxil olmaqla bu məqsədlə istifadə edilə bilən minlərlə molekul var. Enerji çevrilməsinin kimyəvi reaksiyaları Yerdəki bütün hüceyrələrdə olduqca oxşardır.

  4. Bütün ribosomlar struktur və funksional olaraq oxşardır. Ribozom adlanan strukturlar, mRNA şəklində alınan DNT -nin genetik kodunu şərh etməkdən və bu koda uyğun olaraq zülallar qurmaqdan məsuldur. Bütün prokaryotların ribosomları, eukaryotların ribosomları da demək olar ki, eynidir. Eukaryotlar və prokaryotlar arasında fərqlər olsa da, ümumi quruluş olduqca oxşardır. Bütün ribosomlar iki hissədən ibarətdir: böyük alt və kiçik. Demək olar ki, eyni mexanizmlərdə işləyirlər.

  5. Bütün bioloji membranlar oxşardır. Bakteriyaların plazma membranından heyvanların nüvə zərfinə qədər canlı hüceyrənin daxilində və ətrafında ayrıca bölmələr yaradan su keçirməyən membranlar son dərəcə oxşardır. Bir tərəfdən, bu təəccüblü deyil, çünki fosfolipitlərin xüsusiyyətləri olduqca bənzərsizdir. Digər tərəfdən, Yer kürəsinin əvvəllərində olduğu kimi, çox əsas kimyəvi quruluş bloklarından başlayaraq, bir çox mümkün membran meydana gətirən molekul ortaya çıxa bilərdi. Əslində elm adamları daha yaxşı, daha sadə və daha sabit membranları sintez edə bilirlər. Bütün həyatın eyni əsas membran quruluşundan istifadə etməsi, membranlar ilk dəfə inkişaf etdikdən sonra, yol boyu az dəyişən nəsillərə ötürüldüyünün güclü sübutudur.

Bunlar Ümumi Ümumi Nəsil Teorisinin bir neçə sübutudur.

Prokaryotlar fosil qeydlərində 4.2 milyard il əvvələ qədər sənədləşdirilmişdir (bax Şəkil 8). Eukaryotlar isə yalnız 2,7 milyard il əvvələ qədər sənədləşdirilə bilər və bu, arasında 1,5 milyard illik təkamül dövrü qalır. Bu səbəbdən elm adamları, ökaryotların canlı hüceyrələrin mərkəzi xüsusiyyətlərinin ortaya çıxmasından xeyli sonra prokaryotlardan əmələ gəldiyini düşünürlər.

Şəkil 8: Prokaryotların təkamülünün bir dövrü. Battistuzzi, F.U., Feijao, A. və Hedges'in məqaləsindən S.B. 2004. Prokaryotların təkamülünün genomik bir zaman cədvəli: metanogenezin, fototrofiyanın və torpağın kolonizasiyasının mənşəyinə dair fikirlər. BMC Təkamül Biologiyası, 4: 44. şəkil © 2004 Battistuzzi et al.

Ökaryotların müəyyənedici xüsusiyyəti olan nüvə, əvvəlcə DNT-ni saxlamaq və qorumaq üçün bir bölmə meydana gətirən plazma membranının bükülməsi kimi inkişaf etmişdir. Bu qatlama nüvə zərfinə-nüvənin ikiqat membranına çevrildi (Şəkil 9). Bundan əlavə, Hüceyrə orqanelləri I: Membranla əlaqəli orqanellər modulumuzda müzakirə edildiyi kimi, Endosimbioz nəzəriyyəsi kiçik bir aerob bakteriyanın daha böyük, anaerob prokaryotun, ehtimal ki, bir arxeonun plazma membranına nüfuz edə bildiyini və simbiotik olaraq yaşaya bildiyini göstərir. ana hüceyrə ilə. Zamanla kiçik aerob bakteriyalar mitokondriya olaraq bildiyimiz orqanelə çevrildi.

Şəkil 9: Hüceyrə membranı qatlanır və nüvə zərfini yaradır.

Universal Ümumi Nəsil nəzəriyyəsi bunu müdafiə edir


Robert Braun hüceyrə nəzəriyyəsinə nə töhfə verdi?

Robert Braun mikroskopun işığı altında hüceyrə daxilində molekulların radikal hərəkətini göstərməklə hüceyrə nəzəriyyəsinə töhfə verdi. Brownian metodu, Brownun molekulların necə hərəkət etdiyini kəşf etməsindən sonra adlandırılmışdır.

1802 -ci ildə Franz Bauer ilk dəfə bir hüceyrənin nüvəsini kəşf etdi və təsvir etdi. Buna nail olmaq üçün qabaqcıl mikroskopik sistemdən istifadə etdi. Braun nüvəni kəşf edən ilk şəxs olmasa da, onun nə olduğunu və hüceyrə daxilində necə işlədiyini lazımi şəkildə təsvir edərkən ona ad verən ilk alim olduğu üçün tez-tez onunla hesablanır.

Robert Braun bitkilərin böyüməsindən tutmuş hüceyrələrinin birlikdə işləməsinə qədər bitki həyatının hər tərəfini tədqiq edən botanik idi. Mikroskopları əvvəllər heç kimin istifadə etmədiyi şəkildə istifadə etdi. Yalnız nüvəni düzgün təsvir etmək üçün çalışmadı, həm də hüceyrələrdəki sitoplazmik funksiyaların təsvirini verə bildi. Əlaqəsiz tədqiqatlarda angiospermlər və gimnospermlər arasındakı fərqi öyrənə bildi. Bu bitkilərin əvvəllər eyni olduğu düşünülürdü. Müasir dövrdə mövcud olan bir çox bitki ailəsi Brown tərəfindən təsnif edilmiş və adlandırılmışdır.


Hüceyrə nəzəriyyəsinin inkişafı

1824-cü ildə fransız Henri Milne-Edvards bütün heyvan toxumalarının əsas quruluşunun bir sıra "qlobullar" olduğunu irəli sürdü, baxmayaraq ki, onun bu kürəciklər üçün vahid ölçüdə olması onun müşahidələrinin düzgünlüyünü şübhə altına alır. Henri Dutrochet (1776�) bitki hüceyrələri ilə heyvan hüceyrələri arasındakı əlaqəni açıq şəkildə ortaya qoymuş və hüceyrənin yalnız struktur deyil, həm də fizioloji bir vahid olduğunu irəli sürmüşdür: "Mütəşəkkil dövlətin əsas vahidini təşkil etdiyi aydındır. həqiqətən, hər şey nəticədə hüceyrədən əmələ gəlir " (Harris 1999, s. 29). Dutrochet, yeni hüceyrələrin köhnələrin içərisindən meydana gəlməsini təklif etdi, bu fikri müasiri Fran's Raspail (1794�) səsləndirdi. Raspail, hüceyrə nəzəriyyəsinin iki əsas prinsipindən birini ifadə edən ilk adam idi: Omnis cellula və cellula, "Hər bir hüceyrə başqa bir hüceyrədən əmələ gəlir. " Ancaq bu zəngli və məşhur ifadəyə baxmayaraq, onun təklif etdiyi hüceyrə qurma mexanizmi səhv idi. Raspail, hüceyrənin kimyəvi tərkibi və dəyişən kimyəvi mühitlərə reaksiyası ilə bağlı təcrübələr aparan hüceyrə biokimyasının qurucusudur.

1832 -ci ildə Fransalı Barthelemy Dumortier (1797 �) bitkilərdə ȫinary bölünmə " (hüceyrə bölünməsi) təsvir etdi. Orijinal hüceyrə ilə yeni hüceyrə arasında orta xətti bir hissənin meydana gəlməsini müşahidə etdi, Dumortierin qeyd etdiyi kimi, bu günə qədər açıqlanmayan hüceyrələrin mənşəyi və inkişafı haqqında mükəmməl bir açıqlama verməyi düşünür " (Harris 1999, s. 66) Bu müşahidələr onu yeni hüceyrələrin köhnə hüceyrələrdən əmələ gəldiyi və ya hüceyrəsiz materialdan özbaşına meydana gəldiyi fikrini rədd etdi. Hüceyrə bölünməsinin kəşfi adətən Hugo von Mohl (1805�) ilə əlaqələndirilir, lakin Dumortier bu mövzuda onu davam etdirir. Von Mohl hüceyrədə olan material üçün "protoplasm " sözünü yazdı.

Hüceyrənin ilk birmənalı təsviri nüvə 1802-ci ildə çex Frans Bauer tərəfindən hazırlanmışdır və adını 1831-ci ildə molekulların təsadüfi "Brown" hərəkətini kəşf etməklə yadda qalan Şotlandiyalı Robert Braun (1773-131858) tərəfindən verilmişdir. Nükleolun ilk dəqiq təsviri 1835 -ci ildə edilmişdir.

Hüceyrə nəzəriyyəsini aydınlaşdırmaq üçün adətən kredit alan Schleiden və Schwann, 1838 və 1839 -cu illərdə öz işarələrini qoydular. 1838 -ci ildə Matthais Schleiden (1804 �) bitkilərin hər bir struktur elementinin hüceyrələrdən və ya hüceyrə məhsullarından ibarət olduğunu irəli sürdü. Bununla birlikdə, Schleiden, Dumortierin bir neçə il əvvəl buraxdığı digər hüceyrələrin içərisində və ya xaricdən kristalizasiya kimi bir proses nəticəsində yarandığı fikrinə bağlı olmayan bir neçə ideyanın üstünlüyünü israr etdi. (Şleydenin müdafiəsində yadda saxlamaq lazımdır ki, məhdud müşahidələrdən yanlış nəticələr çıxarmaq elmə xas olan riskdir, xüsusən də yeni sahənin sərhədi üzərində işləyərkən).

1839-cu ildə Alman həmyerlisi Teodor Şvann (1810-cu ildə) heyvanlarda da hər struktur elementin hüceyrələrdən və ya hüceyrə məhsullarından ibarət olduğunu irəli sürdü. Heyvan quruluşu anlayışı bitkilərdən geridə qaldığı üçün Schwann ' -nin töhfəsi daha çığır açan kimi qiymətləndirilə bilər. Bundan əlavə, Schwann, hüceyrələri tənzimləyən əsas qanunların bitki və heyvanlar arasında eyni olduğunu açıq şəkildə irəli sürdü: " Bütün orqanizmlərin bütün fərdi elementar bölmələrinin inkişafının ortaq bir prinsipi var (Harris 1999, s. 102).

Burada çex Jan Purki haqqında (1787-ci il) və ya Purkinje haqqında xüsusi bir söz demək lazımdır, çünki onun adı adətən verilir. Purkinje premyerası idi sitoloq dövrünün və hüceyrə nəzəriyyəsinin ən təsirli formulatorlarından biridir. O, adını bədəndəki strukturlara, o cümlədən beyincikdəki Purkinje hüceyrələrinə verdi. Purkinje, əslində, Schwann'a verilən bir çox rəğbətə layiqdir, çünki 1837-ci ildə o, təkcə heyvanların əsasən hüceyrələrdən və hüceyrə məhsullarından ibarət olduğunu deyil (baxmayaraq ki, o, liflər üçün yer buraxmışdır), həm də əsas hüceyrə toxumasını təklif etmişdir. yenidən bitkilərə bənzəyir " (Harris 1999, s. 92). Təəssüf ki, Schwann nüfuzlu nəşrində Purkinjeyə etibar etmədi.


5.1 Hüceyrə membranının quruluşu və funksiyası

Hüceyrə membranı hüceyrədaxili komponentləri hüceyrədənkənar mühitdən fiziki olaraq ayıraraq canlı hüceyrələrin sitoplazmasını əhatə edir. Hüceyrə membranı, hüceyrəyə forma təmin etmək üçün sitoskeletin ankraj edilməsində və toxumalar meydana gətirmək üçün hüceyrədaxili matrisə və digər hüceyrələrə bağlanmasında da rol oynayır. Göbələklərin, bakteriyaların, əksər arxeyaların və bitkilərin də hüceyrə divarı var ki, bu da hüceyrəyə mexaniki dəstək verir və daha böyük molekulların keçməsinə mane olur.

Hüceyrə membranı seçici keçiricidir və hüceyrəyə daxil olan və çıxanları tənzimləyə bilir, beləliklə, yaşamaq üçün lazım olan materialların daşınmasını asanlaşdırır. Maddələrin membran boyunca hərəkəti ya hüceyrə enerjisi daxil olmadan baş verən "passiv" və ya hüceyrənin onu nəql etmək üçün enerji sərf etməsini tələb edən "aktiv" ola bilər. Membran həmçinin hüceyrə potensialını saxlayır. Hüceyrə membranı, yalnız müəyyən şeylərin hüceyrəyə daxil olmasına və ya xaricinə çıxmasına imkan verən seçici bir filtr kimi işləyir. Hüceyrə bioloji membranları əhatə edən bir sıra nəqliyyat mexanizmlərindən istifadə edir:

Passiv osmos və diffuziya: Karbon dioksid (CO) kimi bəzi maddələr (kiçik molekullar, ionlar)2) və oksigen (O2), passiv daşınma prosesi olan diffuziya yolu ilə plazma membranı boyunca hərəkət edə bilər. Membran müəyyən molekullar və ionlar üçün bir maneə rolunu oynadığından, membranın iki tərəfində fərqli konsentrasiyalarda meydana gələ bilər. Kiçik molekullar və ionlar membranı tarazlaşdırmaq üçün yüksək konsentrasiyadan aşağı konsentrasiyaya sərbəst hərəkət etdikdə diffuziya baş verir. Passiv bir nəqliyyat prosesi hesab olunur, çünki enerji tələb etmir və membranın hər tərəfinin yaratdığı konsentrasiya qradiyenti ilə hərəkətə gəlir. Yarımkeçirici bir membranın üzərindəki belə bir konsentrasiya gradienti su üçün osmotik bir axın qurur. Osmoz, bioloji sistemlərdə, solvent konsentrasiya qradiyenti ilə hərəkət etdiyinə və heç bir enerji tələb etmədiyinə görə, passiv yayılmaya bənzər bir yarımkeçirici membrandan keçir. Su hüceyrədə ən çox yayılmış həlledici olsa da, digər mayelər, həmçinin superkritik mayelər və qazlar ola bilər.

Transmembran zülal kanalları və daşıyıcıları: Transmembran zülalları, molekulları onun üzərindən daşımaq üçün membranın hər iki tərəfində fəaliyyət göstərdikləri membranların lipid iki qatından keçir. Şəkər və ya amin turşuları kimi qida maddələri hüceyrəyə daxil olmalı və müəyyən maddələr mübadiləsi məhsulları hüceyrəni tərk etməlidir. Bu cür molekullar asanlaşdırılmış diffuziya şəraitində akvaporinlər kimi zülal kanalları vasitəsilə passiv şəkildə yayıla bilər və ya transmembran daşıyıcılar tərəfindən membran boyunca pompalanır. Protein kanalı zülalları, həmçinin permeazlar adlanır, adətən olduqca spesifikdir və onlar yalnız məhdud sayda kimyəvi maddələri tanıyır və nəql edir, çox vaxt bir maddə ilə məhdudlaşır. Transmembran zülalına başqa bir nümunə, hüceyrə siqnal molekullarının hüceyrələr arasında əlaqə qurmasına imkan verən bir hüceyrə səthi reseptorudur.

Endositoz: Endositoz, hüceyrələrin molekulları udaraq udması prosesidir. Plazma membranı, içəriyə nəql ediləcək maddənin tutulduğu bir invaginasiya adlanan kiçik bir deformasiya meydana gətirir. membranın sitozolik tərəfindəki zülallar və lipidlər. Sonra deformasiya hüceyrənin daxili hissəsindəki membrandan sıxılır və tutulan maddəni ehtiva edən bir vezikül yaradır. Endositoz, bərk hissəciklərin ("hüceyrə yeyilməsi" və ya faqositoz), kiçik molekulların və ionların ("hüceyrə içməsi" və ya pinositoz) və makromolekulların içəri daxil olması üçün bir yoldur. Endositoz enerji tələb edir və buna görə də aktiv nəqliyyat növüdür.

Ekzositoz: Vezikül meydana gəlməsi və meydana gəlməsi ilə materialın hüceyrəyə gətirilə biləcəyi kimi, vezikülün membranı da ətrafdakı mühitə ekstrüde edilərək plazma membranı ilə birləşə bilər. Bu ekzositoz prosesidir. Ekzositoz müxtəlif hüceyrələrdə endositozla gətirilən maddələrin həzm olunmamış qalıqlarını çıxarmaq, hormonlar və fermentlər kimi maddələri ifraz etmək və bir maddəni hüceyrə baryerindən tamamilə daşımaq üçün baş verir. Ekzositoz prosesində həzm olunmamış tullantıları olan qida vakuol və ya Qolji aparatından qönçələnmiş ifrazat vezikül əvvəlcə hüceyrənin daxili hissəsindən səthə sitoskeleton vasitəsilə hərəkət edir. Vezikül membranı plazma membranı ilə təmasda olur. İki qatlı lipid molekulları özlərini yenidən düzəldir və iki membran bir -birinə qarışır. Birləşdirilmiş membranda bir keçid meydana gəlir və veziküllər onun məzmununu hüceyrədən kənara buraxır.

5.1.1 Hüceyrə Membranının Maye Mozaik Modeli

Davson və Daniellinin əvvəlki modelini əvəz edən S. J. Singer və G. L. Nicolsonun (1972) maye mozaika modelinə görə, bioloji membranlar lipid və zülal molekullarının az-çox asanlıqla yayıldığı iki ölçülü bir maye sayıla bilər. Membranların əsasını təşkil edən iki qatlı lipidlər həqiqətən öz-özünə iki ölçülü mayelər əmələ gətirsələr də, plazma membranında daha çox struktur təmin edən çoxlu miqdarda zülal var. Examples of such structures are protein-protein complexes, pickets and fences formed by the actin-based cytoskeleton, and potentially lipid rafts.

5.1.2 Lipid bilayer

Lipid bilayers form through the process of self-assembly. The cell membrane consists primarily of a thin layer of amphipathic phospholipids that spontaneously arrange so that the hydrophobic “tail” regions are isolated from the surrounding water while the hydrophilic “head” regions interact with the intracellular (cytosolic) and extracellular faces of the resulting bilayer. This forms a continuous, spherical lipid bilayer. Hydrophobic interactions (also known as the hydrophobic effect) are the major driving forces in the formation of lipid bilayers. An increase in interactions between hydrophobic molecules (causing clustering of hydrophobic regions) allows water molecules to bond more freely with each other, increasing the entropy of the system. This complex interaction can include noncovalent interactions such as van der Waals, electrostatic and hydrogen bonds.

Lipid bilayers are generally impermeable to ions and polar molecules. The arrangement of hydrophilic heads and hydrophobic tails of the lipid bilayer prevent polar solutes (ex. amino acids, nucleic acids, carbohydrates, proteins, and ions) from diffusing across the membrane, but generally allows for the passive diffusion of hydrophobic molecules. This affords the cell the ability to control the movement of these substances via transmembrane protein complexes such as pores, channels and gates. Flippases and scramblases concentrate phosphatidyl serine, which carries a negative charge, on the inner membrane. Along with NANA, this creates an extra barrier to charged moieties moving through the membrane.

Membranes serve diverse functions in eukaryotic and prokaryotic cells. One important role is to regulate the movement of materials into and out of cells. The phospholipid bilayer structure (fluid mosaic model) with specific membrane proteins accounts for the selective permeability of the membrane and passive and active transport mechanisms. In addition, membranes in prokaryotes and in the mitochondria and chloroplasts of eukaryotes facilitate the synthesis of ATP through chemiosmosis.

5.1.3 Membrane Polarity

The apical membrane of a polarized cell is the surface of the plasma membrane that faces inward to the lumen. This is particularly evident in epithelial and endothelial cells, but also describes other polarized cells, such as neurons. The basolateral membrane of a polarized cell is the surface of the plasma membrane that forms its basal and lateral surfaces. It faces outwards, towards the interstitium, and away from the lumen. Basolateral membrane is a compound phrase referring to the terms “basal (base) membrane” and “lateral (side) membrane”, which, especially in epithelial cells, are identical in composition and activity. Proteins (such as ion channels and pumps) are free to move from the basal to the lateral surface of the cell or vice versa in accordance with the fluid mosaic model. Tight junctions join epithelial cells near their apical surface to prevent the migration of proteins from the basolateral membrane to the apical membrane. The basal and lateral surfaces thus remain roughly equivalent[clarification needed] to one another, yet distinct from the apical surface.

Cell membrane can form different types of “supramembrane” structures such as caveola, postsynaptic density, podosome, invadopodium, focal adhesion, and different types of cell junctions. These structures are usually responsible for cell adhesion, communication, endocytosis and exocytosis. They can be visualized by electron microscopy or fluorescence microscopy. They are composed of specific proteins, such as integrins and cadherins.

5.1.4 The Cytoskeleton

The cytoskeleton is found underlying the cell membrane in the cytoplasm and provides a scaffolding for membrane proteins to anchor to, as well as forming organelles that extend from the cell. Indeed, cytoskeletal elements interact extensively and intimately with the cell membrane. Anchoring proteins restricts them to a particular cell surface — for example, the apical surface of epithelial cells that line the vertebrate gut — and limits how far they may diffuse within the bilayer. The cytoskeleton is able to form appendage-like organelles, such as cilia, which are microtubule-based extensions covered by the cell membrane, and filopodia, which are actin-based extensions. These extensions are ensheathed in membrane and project from the surface of the cell in order to sense the external environment and/or make contact with the substrate or other cells. The apical surfaces of epithelial cells are dense with actin-based finger-like projections known as microvilli, which increase cell surface area and thereby increase the absorption rate of nutrients. Localized decoupling of the cytoskeleton and cell membrane results in formation of a bleb.

5.1.5 Intracellular Membranes In Eukaryotic Cells

The content of the cell, inside the cell membrane, is composed of numerous membrane-bound organelles, which contribute to the overall function of the cell. The origin, structure, and function of each organelle leads to a large variation in the cell composition due to the individual uniqueness associated with each organelle.

  • Mitochondria and chloroplasts are considered to have evolved from bacteria, known as the endosymbiotic theory. This theory arose from the idea that Paracoccus and Rhodopseaudomonas, types of bacteria, share similar functions to mitochondria and blue-green algae, or cyanobacteria, share similar functions to chloroplasts. The endosymbiotic theory proposes that through the course of evolution, a eukaryotic cell engulfed these 2 types of bacteria, leading to the formation of mitochondria and chloroplasts inside eukaryotic cells. This engulfment lead to the 2 membranes systems of these organelles in which the outer membrane originated from the host’s plasma membrane and the inner membrane was the endosymbiont’s plasma membrane. Considering that mitochondria and chloroplasts both contain their own DNA is further support that both of these organelles evolved from engulfed bacteria that thrived inside a eukaryotic cell.
  • In eukaryotic cells, the nuclear membrane separates the contents of the nucleus from the cytoplasm of the cell. The nuclear membrane is formed by an inner and outer membrane, providing the strict regulation of materials in to and out of the nucleus. Materials move between the cytosol and the nucleus through nuclear pores in the nuclear membrane. If a cell’s nucleus is more active in transcription, its membrane will have more pores. The protein composition of the nucleus can vary greatly from the cytosol as many proteins are unable to cross through pores via diffusion. Within the nuclear membrane, the inner and outer membranes vary in protein composition, and only the outer membrane is continuous with the endoplasmic reticulum (ER) membrane. Like the ER, the outer membrane also possesses ribosomes responsible for producing and transporting proteins into the space between the two membranes. The nuclear membrane disassembles during the early stages of mitosis and reassembles in later stages of mitosis.
  • The ER, which is part of the endomembrane system, which makes up a very large portion of the cell’s total membrane content. The ER is an enclosed network of tubules and sacs, and its main functions include protein synthesis, and lipid metabolism. There are 2 types of ER, smooth and rough. The rough ER has ribosomes attached to it used for protein synthesis, while the smooth ER is used more for the processing of toxins and calcium regulation in the cell.
  • The Golgi apparatus has two interconnected round Golgi cisternae. Compartments of the apparatus forms multiple tubular-reticular networks responsible for organization, stack connection and cargo transport that display a continuous grape-like stringed vesicles ranging from 50-60 nm. The apparatus consists of three main compartments, a flat disc-shaped cisterna with tubular-reticular networks and vesicles.

Cell memory mechanism discovered

The cells in our bodies can divide as often as once every 24 hours, creating a new, identical copy. DNA binding proteins called transcription factors are required for maintaining cell identity. They ensure that daughter cells have the same function as their mother cell, so that for example muscle cells can contract or pancreatic cells can produce insulin. However, each time a cell divides the specific binding pattern of the transcription factors is erased and has to be restored in both mother and daughter cells. Previously it was unknown how this process works, but now scientists at Karolinska Institutet have discovered the importance of particular protein rings encircling the DNA and how these function as the cell's memory.

The DNA in human cells is translated into a multitude of proteins required for a cell to function. When, where and how proteins are expressed is determined by regulatory DNA sequences and a group of proteins, known as transcription factors, that bind to these DNA sequences. Each cell type can be distinguished based on its transcription factors, and a cell can in certain cases be directly converted from one type to another, simply by changing the expression of one or more transcription factors. It is critical that the pattern of transcription factor binding in the genome be maintained. During each cell division, the transcription factors are removed from DNA and must find their way back to the right spot after the cell has divided. Despite many years of intense research, no general mechanism has been discovered which would explain how this is achieved.

"The problem is that there is so much DNA in a cell that it would be impossible for the transcription factors to find their way back within a reasonable time frame. But now we have found a possible mechanism for how this cellular memory works, and how it helps the cell remember the order that existed before the cell divided, helping the transcription factors find their correct places," explains Jussi Taipale, professor at Karolinska Institutet and the University of Helsinki, and head of the research team behind the discovery.

The results are now being published in the scientific journal Cell. The research group has produced the most complete map yet of transcription factors in a cell. They found that a large protein complex called cohesin is positioned as a ring around the two DNA strands that are formed when a cell divides, marking virtually all the places on the DNA where transcription factors were bound. Cohesin encircles the DNA strand as a ring does around a piece of string, and the protein complexes that replicate DNA can pass through the ring without displacing it. Since the two new DNA strands are caught in the ring, only one cohesin is needed to mark the two, thereby helping the transcription factors to find their original binding region on both DNA strands.

"More research is needed before we can be sure, but so far all experiments support our model," says Martin Enge, assistant professor at Karolinska Institutet.

Transcription factors play a pivotal role in many illnesses, including cancer as well as many hereditary diseases. The discovery that virtually all regulatory DNA sequences bind to cohesin may also end up having more direct consequences for patients with cancer or hereditary diseases. Cohesin would function as an indicator of which DNA sequences might contain disease-causing mutations.

"Currently we analyse DNA sequences that are directly located in genes, which constitute about three per cent of the genome. However, most mutations that have been shown to cause cancer are located outside of genes. We cannot analyse these in a reliable manner -- the genome is simply too large. By only analysing DNA sequences that bind to cohesin, roughly one per cent of the genome, it would allow us to analyse an individual's mutations and make it much easier to conduct studies to identify novel harmful mutations," Martin Enge concludes.

This project was supported by the Center for Biosciences at Karolinska Institutet, Knut and Alice Wallenberg Foundation, the Swedish Research Council, Science for Life Laboratory, the Swedish Cancer Foundation, ERC Advanced Grant GROWTHCONTROL, and the EU FP7 Health project SYSCOL.


What's Next?

Looking for more cell biology explanations? We have articles on everything from parts of the cell (like nucleotides and the endoplasmic reticulum) to how mitosis works and how it's different from meiosis.

Are there other science topics you want to review? Then you're in luck! Our guides will teach you loads of useful topics, including how to convert Celsius to Fahrenheit and what the density of water is.

What are the most important science classes to take in high school? Check out our guide to learn all the high school classes you should be taking.

Are you learning about trig identities in your math classes? Learn all the trig identities that you must know by reading our guide!

Have friends who also need help with test prep? Share this article!

Christine graduated from Michigan State University with degrees in Environmental Biology and Geography and received her Master's from Duke University. In high school she scored in the 99th percentile on the SAT and was named a National Merit Finalist. She has taught English and biology in several countries.


Videoya baxın: DNT və RNT. Nukleotid. Polimerlər. Nuklein turşuları. (Oktyabr 2022).