Ядро, його будова та біологічна роль.

Ядро складається з 1) поверхня апарату ядра(У ньому продовжив: 2 мембрани, перинуклеарн просторів, порові комплекси, ламіну.) 2) каріоплазми(нуклеоплазми) 3) хроматину(у ньому еухроматин та гетерохроматин) 4) ядерця(грануляр та фібриляр компонент.)

Ядро - це структура клітини яка виконує функцію зберігання та передачі інф, а також регулює всі життєві процеси клітини. Ядро несе у собі генетичну (спадкову) інф у вигляді ДНК. Ядра зазвичай мають кулясту або яйцеподібну форму. Я. оточене ядерною оболонкою. Ядерна оболонка пронизана ядерними порами. Через них ядро ​​обмінюється речовинами з цитоплазмою (внутрішнє середовище клітини). Зовнішня мембрана перетворюється на ендоплпзматич ретикулум і може бути усіяна рибосомами. Відношення розмірів ядра та клітини залежить від функціональної активності клітини. Більшість клітин одноядерні. Двоядерними можуть бути кардіоміоцити. Завжди двоядерні інфузорії. Вони характерний ядерний дуалізм.(тобто ядра різних за будовою і финкциям). Мале ядро ​​(генеративне) – диплойдне. Воно забезпечує лише статевий процес у інфузорій. Велике (вегетативне) поліплойдне ядро. Воно регулює решту життєвих процесів. Багатоядерними бувають клітини деяких найпростіших та клітини скелетної мускулатури.

П.А.Я. або каріотека ) має мікроскопічну товщину і тому видно у світловий мікроскоп. Поверхневий апарат ядра включає:

а) ядерну оболонку, або каріолему; б)парові комплекси; в)периферичну щільну пластинку (ППП), або ламіну .

(1) Ядерна оболонка (каріолема).складається з 2 мембран - зовнішньої та внутрішньої, розділених перинукляєарним простором. Обидві мембрани мають таку ж рідинно-мозаїчну будову, як і плазматична мембрана, і розрізняються за набором білків. Серед цих білків є ферменти, переносники та рецептори. Зовнішня ядерна мембрана є продовженням мембран грепс і може бути усіяна рибосомами, на яких йде синтез білка. З боку цитоплазми зовнішня мембрана оточена проміжною мережею. (Ві-ментинових) фіпаментів.Між зовнішньою та внутрішньою мембранами знаходиться перинуклеарний простір - порожнина шириною 15-40 нм, вміст якого повідомляється з порожнинами каналів ЕПС. За складом перинуклеарний простір близький до гіалоплазми та може містити синтезовані рибосомами білки. Головна функція каріолеми - Ізоляція гіалоплазми від каріоплазми. Спеціальні білки ядерних мембран, розташовані в області ядерних пір, здійснюють транспортну функцію. Ядерна оболонка пронизана ядерними порами, якими здійснюється зв'язок каріоплазми і гіалоплазми. Для регулювання такого зв'язку в порах знаходяться (2) порові комплекси.Вони займають 3-35% поверхні ядерної оболонки. Число ядерних пір з поровими комплексами є мінливою величиною і залежить від активності ядра. В області ядерних пір зовнішня та внутрішня ядерні мембрани зливаються. Сукупність структур, пов'язаних з ядерною часом, називається комплексом ядерної доби.Типовий поровий комплекс є складною білковою структурою - містить понад 1000 молекул білка. У центрі пори розташована центральна білкова глобула(Гранула), від якої по радіусу відходять тонкі фібрили до периферичних білкових глобулів, утворюючи діафрагму пори. По периферії ядерної пори знаходяться дві паралельні кільцеві структури діаметром 80-120 нм (по одному з кожної поверхні каріолеми), кожна з яких утворена 8 білковими гранулами(Глобулами).

Білкові глобули перового комплексу поділяються на центральні і периферичні . За допомогою периферичних глобул здійснюється транспорт макромолекул із ядра в гіалоплазму. (фіксуються в мембрані спеціальним інтегральним білком. Від цих гранул до центру сходяться білкові фібрили,формують перегородку - діафрагму пори)

У ньому беруть участь спеціальні білки периферичних глобул. нуклеопорини.У периферичних глобулах є спеціальний білок - переносник молекул т-РНК

Центральна глобуласпеціалізується на транспорті і-РНК з ядра до гіалопдазму. У її складі є ферменти, що у хімічної модифікації иРНК - її процесингу.

Гранули порових комплексів структурно пов'язані з білками ядерної ламіни, яка бере участь у їх організації

Функції комплексу ядерної доби:

1. Забезпечення регулювання виборчого транспортув-в між цитоплазмою та ядром.

2. Активне перенесенняв ядро білків

3. Перенесення в цитоплазму субодиниць рибосом

(3) ППП або ламіну

шар завтовшки 80-300 нм. прилягає зсередини до внутрішньої ядерної мембрани. Внутрішня ядерна мембрана гладка, її інтегральні білки пов'язані з ламін (периферичної щільною пластинкою). Ламін складається з спеціальних переплетених білків-ламінів, що утворюють периферичний каріоскелет. Білки-ламіни відносяться до класу проміжних філаментів (скелетних фібрил). У ссавців відомо 4 види цих білків – це ломіми А, В, В 2 і С.Ці білки надходять до ядра з цитоплазми. Ламіни різних видів взаємодіють між збій та утворюють білкову мережу під внутрішньою мембраною ядерної оболонки. За допомогою ламінів «В» ППП з'єднується зі спеціалізованим інтегралом білкомядерної оболонки. З ППП взаємодіють і білки приферич голобул «всередину кільця» порового комплексу. До ламіну «А» приєднується тіломерн ділянки хромосом.

Функції ламіни: 1)поддерд форму ядра. (Навіть якщо бої мембрани зруйнований, то ядро ​​за рахунок ламини зберіг свою форму і порові комп-си залиш на своєму місці.

2) служить компонентом каріоскелета

3) Участь у складання ядерної оболонки (формування каріолеми) при діленні клітини.

4) в інтерфазному ядрі до ламін прикріпив хроматин. таким чином ламіну забезпечив функцію фіксації хроматину в ядрі (забезпечує впорядкову укладання хроматину, бере участь у просторовій організації хроматину в інтерфазному ядрі). Ламін "А" взаємодія з тіломірними ділянками хромосом.

5) забезпечив структуру організацію порових комплексів.

імпорт та експор білків.

У ядро через ядерні пори надходять: синтезовані цитоплазматичними рибосомами білки-ферменти, що беруть участь у процесах реплікації та репарації (відновлення ушкоджень у ДНК); білки-ферменти, що у процесі транскрипції; білки-репресори, що регулюють процес транскрипції; білки-гістони. (які пов'язані з молекулою ДНК і утворюють хроматин); білки, що входять до складу субодиниць рибосом: білки ядерного матриксу, що утворюють каріоскелет; нуклеотиди; іони мінеральних солей, зокрема, іони Са та Mg .

З ядра у цитоплазму виходять і-РНК. т-РНК та субодиниці рибосом, які є рибонуклеопротеїдними частинками (р-РНК, пов'язані з білками).

5. Хімічний склад та структурна організація хроматину. рівні компактизації. хромосоми чол їх стрункий і класифікація.

У ядрі клітин дрібні зернятка та глибки матеріалу, забарвлюються основними барвниками.

Хроматин є дезоксирибонуклеопротеїдом (ДНП) і складається з ДНК, з'єднаної з білками-гістонами або негістоновими білками. Гістони та ДНК об'єднані у структури, які називаються нуклеосомами. Хроматин відповідає хромосомам, які в інтерфазному ядрі представлені довгими перекрученими нитками та невиразні як індивідуальні структури. Виразність спіралізації кожної з хромосом неоднакова з їхньої довжині. Реалізацію генетичної інформації здійснюють деспіралізовані ділянки хромосом.

класифікація хроматину:

1) еухроматин(Активний деспіралізований. на ньому походження зчитування інф (транскрипція). в ядрі виявляється як світліші ділянки ближче до центру ядра) Передбачається, що в ньому зосереджена та ДНК, яка в інтерфазі генетично активна. Еухроматин відповідає сегментам хромосом, які деспіралізованіі відкриті для транскрипції.

2) гетерохроматин(неробочий спіралізований, конденсований, компактніший В ядрі виявляється у вигляді глибок на периферії.) ділиться на:конститутивний (завжди неактивний, ніколи не переходить в еухроматин) та Факультативний (за певних умов або на визначених стадіях імунного циклу може переходити до еухроматину). розташовується ближче до оболонки ядра, компактніший. Прикладом скупчення факультет гетерохроматину є тільце Барра - інактивована Х-хромосома у самок ссавців, яка в інтерфазі щільно скручена і неактивна.

Таким чином, за морфологічними ознаками ядра (за співвідношенням вмісту еу- та гетерохроматину) можна оцінити активність процесів транскрипції, а отже, синтетичної функції клітини.

Хроматин і хромосоми є дезоксирибонуклеопротеїдами (ДНП), але хроматин - це розкручений, а хромосоми - скручений стан. Хромосом в інтерфазному ядрі немає, хромосоми виникають при руйнуванні ядерної оболонки (під час поділу).

Будова хромосом:

Хромосоми – найбільш упакований стан хроматину.

У хромосомах розрізняють первинну перетяжку (центроміру),хромосому, що розділяє, на два плечі. Первинна перетяжка – найменш спіралізована частина хромосоми, до неї під час поділу клітини приєднуються нитки веретена поділу. На деяких хромосомах є глибокі вторинні перетяжки,що відокремлюють невеликі ділянки хромосом, звані супутниками. В області вторинних перетяжок знаходяться гени, що кодують інформацію про р-РНК, тому вторинні перетяжки хромосом називаються організаторами ядерця.

Залежно від місця розташування центроміри розрізняють три типи хромосом:

1) метацентричні (мають плечі рівної або майже рівної величини);

2) субметацентричні (мають плечі нерівної величини);

3) акроцентричні (мають паличкоподібну форму з коротким, майже непомітним другим плечем);

Кінці плечей хромосом називаються тіломірами

Рівні компаюпізації хроматину:

1. Нуклеосомний- Два з половиною витки подвійної спіралі ДНК (146-200 пар нуклеотидів) намотуються зовні на білковий кор, утворюючи нуклеосому. Кожен гістон представлений двома молекулами. ДНК намотується на кор зовні, утворюючи два з половиною витки. Ділянка ДНК між нуклеосомами називається лінкером та має протяжність 50-60 пар нуклеотидів. Товщина нуклеосомної нитки становить 8-11 нм.

2. Нуклеомірний.Нуклеосомна структура закручується, утворюючи суперспіраль. У її освіті бере участь ще один гістоновий білок HI, що лежить між нуклеосомами та пов'язаний з лінкером. До кожного лінкеру приєднується 1 молекула гістону HI. Молекули HI у комплексі з лінкерами взаємодіють між собою та викликають суперспіралізаціюнуклеосомної фібрили.

В результаті утворюється хроматинова фібрила, товщина якої становить 30 нм (ДНК компактизована в 40 разів). Суперспіралізація відбувається двома способами. 1) нуклеосомна фібрила може утворювати спіраль другого порядку, що має форму соленоїда; 2) 8-10 нуклеосом утворюють велику компактну структуру - нуклеомеру.Цей рівень не допускає синтезу РНК із нуклеомерною ДНК (транскрипція не відбувається).

3. Хромомірний(Патальна структура). Хроматинова фібрила утворює петлі, які зчіплюються між собою за допомогою особливих білків негістонових, або петельні центри - хромомери. Товщина 300 нм.

4. Хромонімний- утворюється внаслідок зближення хромомірів по довжині. Хромонема містить одну гігантську молекулу ДНК комплексно з білками, тобто. фібрилу дезокси-рибонуклеопротеїну – ДНП (400 нм).

5. Хроматидний- Хромонема складається кілька разів, утворюючи тіло хроматиди (700 нм). Після реплікації ДНК хромосома містить 2 хроматиди.

6. Хромосомний(1400 нм). Складається із двох хроматид. Хроматиди з'єднані центроміром. При розподілі клітини хроматиди розходяться, потрапляючи у різні дочірні клітини.

хромосоми людини

Каріотип - сукупність ознак (число, розміри, форма і т.д.) повного набору хромосом, властивий клітинам даного біологічного виду ( видовий каріотип), даного організму ( індивідуальний каріотип) або лінії (клону) клітин.

Для процедури визначення каріотипу можуть бути використані будь-які популяції клітин, що діляться, для визначення людського каріотипу використовується або одноядерні лейкоцити, вилучені з проби крові, поділ яких провокується додаванням мітогенів, або культури клітин, що інтенсивно діляться в нормі (фібробласти шкіри, клітини кісткового мозку).

каріотип -диплойдний набір хромосом, властивий соматичним клітинам організмів даного виду, що є видоспецифічною ознакою і характеризується певним числом та будовою хромосом.

Хромосомний набір більшості клітин - диплоїдний (2п) - це означає, кожна хромосома має пару, тобто. гомологічну хромосому. Зазвичай диплоїдний (2п) набір хромосом утворюється в останній момент запліднення (одна з пари хромосом від батька, інша від матері). Деякі клітини триплоїдні (Зп), наприклад, клітини ендосперму.

Зміна числа хромосом у каріотипі людини може призвести до різних захворювань. Найбільш частим хромосомним захворюванняму людини є синдром Дауна, обумовлений трисомією (до пари нормальних хромосом додається ще одна така ж, зайва) по 21 хромосомі. Зустрічається цей синдром із частотою 1-2 на 1000.

Відомі трисомії по 13-й хромосомі. Синдром Патау, а також по 18-й хромосомі - синдром Едвардса, за яких життєздатність новонароджених різко знижена. Вони гинуть у перші місяці життя через численні вади розвитку.
Досить часто у людини зустрічається зміна числа статевих хромосом. Серед них відома моносомія Х (з пари хромосом є тільки одна (Х0)) - це синдром Шерешевського-Тернера. Рідше зустрічається трисомія Х і синдром Клайнфельтера(ХХУ, ХХХУ, ХУУ тощо)

6. Гіалоплазма. Органели, їхня класифікація. Біологічні мембрани

гіалоплазма - частина цитоплазми тварин та рослинних клітин, що не містить структур, помітних у світловому мікроскопі.

Гіалоплазма(hyaloplasma; від грец. hyalinos - прозорий) становить приблизно 53-55% загального обсягу цитоплазми (cytoplasma), утворюючи гомогенну масу складного складу. У гіалоплазмі є білки, полісахариди, нуклеїнові кислоти, ферменти. За участю рибосом у гіалоплазмі синтезуються білки, відбуваються різні реакції проміжного обміну. У гіалоплазмі розташовуються також органели, включення та клітинне ядро.

Основна роль гіалоплазми – об'єднання всіх клітинних структур щодо їхньої хімічної взаємодії та забезпечення транспортних біохімічних процесів.

Органели (organellae) є обов'язковими мікроструктурами всім клітин, виконують певні життєво важливі функції. Розрізняють мембранні та немембранні органели.

До мембранним органеллам , відмежованим від навколишньої гіалоплазми мембранами, відносяться ендоплазматична мережа, комплекс Гольджі, лізосоми, пероксисоми, мітохондрії.

Ендоплазматична мережає єдиною безперервною структурою, утвореною системою цистерн, трубочок і сплощених мішечків. На електронних мікрофотографіях розрізняють зернисту (шорстку, гранулярну) та незернисту (гладку, агранулярну) ендоплазматичну мережу. Зовнішній бік зернистої мережі покритий рибосомами, незернистий позбавлений рибосом. Зерниста ендоплазматична мережа синтезує (на рибосомах) та транспортує білки. Незерниста мережа синтезує ліпіди та вуглеводи та бере участь у їх обміні (наприклад, стероїдні гормони у кірковій речовині надниркових залоз та клітинах Лейдіга (сустеноцитах) яєчок; глікоген – у клітинах печінки). Однією з найважливіших функцій ендоплазматичної мережі є синтез мембранних білків та ліпідів для всіх клітинних органел.

комплекс Гольджіє сукупністю мішечків, бульбашок, цистерн, трубочок, платівок, обмежених біологічною мембраною. Елементи комплексу Гольджі поєднані між собою вузькими каналами. У структурах комплексу Гольджі відбуваються синтез та накопичення полісахаридів, білково-вуглеводних комплексів, що виводяться з клітин. Так утворюються секреторні гранули. Комплекс Гольджі є у всіх клітинах людини, крім еритроцитів та рогових лусочок епідермісу. У більшості клітин комплекс Гольджі розташований навколо або поблизу ядра, в екзокринних клітинах над ядром, в апікальній частині клітини. Внутрішня опукла поверхня структур комплексу Гольджі звернена у бік ендоплазматичної мережі, а зовнішня, увігнута – до цитоплазми.

Мембрани комплексу Гольджі утворені зернистою ендоплазматичною мережею та переносяться транспортними бульбашками. Від зовнішнього боку комплексу Гольджі постійно відгалужуються секреторні бульбашки, а мембрани його цистерн постійно оновлюються. Секреторні бульбашки постачають мембранний матеріал для клітинної мембрани та глікокаліксу. Таким чином, забезпечується оновлення плазматичної мембрани.

Лізосомиє бульбашки діаметром 0,2-0,5 мкм, що містять близько 50 видів різних гідролітичних ферментів (протеази, ліпази, фосфоліпази, нуклеази, глікозидази, фосфатази). Лізосомальні ферменти синтезуються на рибосомах зернистої ендоплазматичної мережі, звідки переносяться транспортними бульбашками до комплексу Гольджі. Від бульбашок комплексу Гольджі відгалужуються первинні лізосоми. У лізосомах підтримується кисле середовище, його рН коливається від 35 до 50. Мембрани лізосом стійкі до ув'язнених у них ферментів і оберігають цитоплазму від їхньої дії. Порушення проникності лізосомальної мембрани призводить до активації ферментів та тяжких ушкоджень клітини аж до її загибелі.

У вторинних (зрілих) лізосомах (фаголізосомах) відбувається перетравлення біополімерів до мономерів. Останні транспортуються через лізосомальну мембрану у гіалоплазму клітини. Неперетравлені речовини залишаються в лізосомі, внаслідок чого лізосома перетворюється на так зване залишкове тільце високої електронної густини.

Мітохондрії(mitochondrii), що є «енергетичними станціями клітини», беруть участь у процесах клітинного дихання та перетворення енергії у форми, доступні для використання клітиною. Їхні основні функції - окислення органічних речовин і синтез аденозинтрифосфорної кислоти (АТФ). Багато великих мітохондрій у кардіоміоцитах, м'язових волокнах діафрагми. Вони розташовані групами між міофібрилами, оточені гранулами глікогену та елементами незернистої ендоплазматичної мережі. Мітохондрії є органелами із подвійними мембранами (товщина кожної близько 7 нм). Між зовнішньою та внутрішньою мітохондріальними мембранами розташований міжмембранний простір шириною 10-20 нм.

До немембранних органоїдам відносяться клітинний центр еукаріотичних клітин та рибосоми, що є в цитоплазмі як еу-, так і прокаріотичних клітин.

Рибосома- це округла рибонуклеопротеїнова частка діаметром 20-30 нм. Вона складається з малої та великої субодиниць, об'єднання яких відбувається у присутності матричної (інформаційної) РНК (мРНК). Одна молекула мРНК зазвичай поєднує кілька рибосом на кшталт нитки намиста. Таку структуру називають полісомою.Полісоми вільно розташовуються в основному речовині цитоплазми або прикріплені до мембран шорсткої цитоплазматичної мережі. В обох випадках вони є місцем активного синтезу білка.

70S - рибосоми виявляються у прокаріотів і в хлоропластах і мітохондріях еукаріотів. 8OS-рибосоми, дещо більші, знаходяться в цитоплазмі еукаріотів. У процесі синтезу білка рибосоми рухаються вздовж мРНК. Процес йде ефективніше, якщо вздовж мРНК рухається не одна, а кілька рибосом. Такі ланцюги рибосом на мРНК називають полірибосомами,або полісомами.

МЕМБРАНИ:

усі мембрани утворюють ліпопротеїдні плівки; мають подвійний шар ліпідів.

У складі мембран до 20% води. ліпіди.

Мембрани складаються зліпідів трьох класів: фосфоліпіди, гліколіпіди та холестерол. Фосфоліпіди та гліколіпіди складаються з двох довгих гідрофобних вуглеводневих «хвостів», які пов'язані із зарядженою гідрофільною «головою». Холестерол надає мембрані жорсткості, займаючи вільний простір між гідрофобними хвостами ліпідів і не дозволяючи їм згинатися. Тому мембрани з малим вмістом холестеролу гнучкіші, а з більшим - жорсткіші і тендітніші.

Клітинні мембрани часто асиметричні, тобто шари відрізняються за складом ліпідів, перехід окремої молекули з одного шару до іншого (так званий фліп-флоп) Утруднений. Розрізняється склад та орієнтація мембранних білків.

Одна з найважливіших функційбіомембрани – бар'єрна. Наприклад, мембрана пероксисом захищає цитоплазму від небезпечних для клітин пероксидів.

Ще одна важлива властивість біомембрани – вибіркова проникність.

У процесі еволюції зазнавали низки змін. Появі нових органел передували перетворення в атмосфері та літосфері молодої планети. Одним із значних надбань стало клітинне ядро. Еукаріотичні організми отримали завдяки наявності відокремлених органел істотні переваги перед прокаріотами і швидко стали домінувати.

Клітинне ядро, будова та функції якого дещо відрізняються в різних тканинах та органах, дозволило підвищити якість біосинтезу РНК та передачу спадкової інформації.

Походження

На сьогоднішній день є дві основні гіпотези щодо утворення еукаріотичної клітини. Відповідно до симбіотичної теорії органели (наприклад, джгутики чи мітохондрії) колись були окремими прокаріотичними організмами. Батьки сучасних еукаріотів поглинули їх. Внаслідок цього утворився симбіотичний організм.

Ядро при цьому сформувалося в результаті випинання всередину цитоплазматичної ділянки було необхідним придбанням на шляху освоєння клітиною нового способу харчування, фагоцитозу. Захоплення їжі супроводжувалося підвищенням ступеня рухливості цитоплазми. Генофори, що являли собою генетичний матеріал прокаріотичної клітини і прикріплювалися до стінок, потрапляли в зону сильної течії і потребували захисту. В результаті і утворилося глибоке вп'ячування ділянки мембрани, що містила прикріплені генофори. На користь цієї гіпотези свідчить той факт, що оболонка ядра нерозривно пов'язана із цитоплазматичною мембраною клітини.

Існує та інша версія розвитку подій. Згідно з вірусною гіпотезою походження ядра, воно сформувалося в результаті зараження клітини стародавньої археї. У неї впровадився ДНК-вірус і поступово отримав повний контроль за життєвими процесами. Вчені, які вважають цю теорію більш правильною, наводять масу аргументів на її користь. Однак на сьогоднішній день немає вичерпного доказу для жодної з існуючих гіпотез.

Одне чи кілька

Більшість клітин сучасних еукаріотів має ядро. Переважна кількість містить тільки одну подібну органеллу. Існують, однак, і клітини, які втратили ядро ​​через деякі функціональні особливості. До них належать, наприклад, еритроцити. Трапляються і клітини з двома (інфузорії) і навіть кількома ядрами.

Структура клітинного ядра

Незалежно від особливостей організму, будова ядра характеризується набором типових органел. Від внутрішнього простору клітини він відгороджений подвійною мембраною. Внутрішні та зовнішні її прошарки у деяких місцях зливаються, утворюючи пори. Їхня функція полягає в обміні речовин між цитоплазмою та ядром.

Простір органели заповнений каріоплазмою, яка також називається ядерним соком або нуклеоплазмою. У ній розміщується хроматин та ядерце. Іноді останній із названих органоїд клітинного ядра присутній не в єдиному екземплярі. У деяких організмів ядерця, навпаки, відсутні.

Мембрана

Ядерна оболонка утворена ліпідами і складається з двох шарів: зовнішнього та внутрішнього. По суті це та ж клітинна мембрана. Ядро повідомляється з каналами ендоплазматичної мережі через перинуклеарний простір, порожнину, утворену двома шарами оболонки.

Зовнішня та внутрішня мембрана мають свої особливості у будові, проте загалом досить схожі.

Найближчий до цитоплазми

Зовнішній шар перетворюється на мембрану ендоплазматичної мережі. Її основна відмінність від останньої - значно вища концентрація білків у структурі. Мембрана, яка безпосередньо контактує з цитоплазмою клітини, покрита шаром рибосом із зовнішнього боку. З внутрішньою мембраною вона з'єднується численними порами, що становлять досить великі білкові комплекси.

Внутрішній шар

Перетворена в клітинне ядро ​​мембрана, на відміну від зовнішньої, гладка, не вкрита рибосомами. Вона обмежує каріоплазму. Характерна особливість внутрішньої мембрани - шар ядерної ламіни, що вистилає її з боку, що стикається з нуклеоплазмою. Ця специфічна білкова структура підтримує форму оболонки, бере участь у регуляції експресії генів, а також сприяє прикріпленню хроматину до мембрани ядра.

Обмін речовин

Вони являють собою досить складні структури, утворені 30 білками. Кількість пір на одному ядрі може бути різною. Він залежить від типу клітини, органу та організму. Так, у людини клітинне ядро ​​може мати від 3 до 5 тисяч пір, у деяких жаб воно сягає 50 000.

Головна функція пір - обмін речовин між ядром та рештою простору клітини. Деякі молекули проникають крізь пори пасивно без додаткових витрат енергії. Вони мають невеликі розміри. Транспортування великих молекул та надмолекулярних комплексів потребує витрати певної кількості енергії.

З каріоплазми в клітину потрапляють молекули РНК, що синтезуються в ядрі. У зворотному напрямку транспортуються білки, необхідні внутрішньоядерних процесів.

Нуклеоплазма

Будова ядерного соку змінюється залежно стану клітини. Їх два - стаціонарне і що виникає в період розподілу. Перше притаманно інтерфази (час між поділами). При цьому ядерний сік відрізняється рівномірним розподілом нуклеїнових кислот та неструктурованими молекулами ДНК. У цей час спадковий матеріал існує у вигляді хроматину. Розподіл клітинного ядра супроводжується перетворенням хроматину на хромосоми. У цей час змінюється будова каріоплазми: генетичний матеріал набуває певної структури, ядерна оболонка руйнується, і каріоплазма поєднується з цитоплазмою.

Хромосоми

Основні функції нуклеопротеїдних структур перетвореного на час розподілу хроматину - зберігання, реалізація та передача спадкової інформації, що містить клітинне ядро. Хромосоми характеризуються певною формою: діляться на частини або плечі первинною перетяжкою, яка також називається целомерой. За її розташуванням виділяють три типи хромосом:

• паличкоподібні або акроцентричні: для них характерне розміщення целомери практично на кінці, одне плече виходить дуже маленьким;
• різноплечі або субметацентричні мають плечі нерівної довжини;
• рівноплечі або метацентричні.

Набір хромосом у клітині називається каріотипом. Кожен вид він фіксований. При цьому різні клітини одного організму можуть містити диплоїдний (подвійний) або гаплоїдний набір. Перший варіант характерний для соматичних клітин, які в основному складають тіло. Гаплоїдний набір – привілей статевих клітин. Соматичні клітини людини містять 46 хромосом, статеві – 23.

Хромосоми диплоїдного набору складають пари. Однакові нуклеопротеїдні структури, що входять у пару, називаються алельними. Вони мають однакову будову і виконують одні й самі функції.

Структурною одиницею хромосом є ген. Він є ділянкою молекули ДНК, що кодує певний білок.

Ядрішко

Клітинне ядро ​​має ще один органоїд - це ядерце. Воно не відокремлюється від каріоплазми мембраною, але при цьому його легко помітити під час вивчення клітини мікроскопом. Деякі ядра можуть мати кілька ядер. Існують і такі, у яких подібні органоїди відсутні зовсім.

За формою ядерце нагадує сферу, має досить невеликі розміри. До його складу входять різні білки. Основна функція ядерця - синтез рибосомних РНК і самих рибосом. Вони необхідні створення поліпептидних ланцюгів. Ядерця утворюються навколо спеціальних ділянок геному. Вони отримали назву ядерцевих організаторів. Тут містяться гени рибосомної РНК. Ядро, крім іншого, є місцем з найбільшою концентрацією білка в клітині. Частина білків необхідна виконання функцій органоїда.

У складі ядерця виділяють два компоненти: гранулярний та фібрилярний. Перший є дозріваючими субодиницями рибосом. У фібрилярному центрі здійснюється Гранулярний компонент оточує фібрилярний, розташований у центрі ядерця.

Клітинне ядро ​​та його функції

Роль, яку грає ядро, нерозривно пов'язані з його будовою. Внутрішні структури органоїду спільно реалізують найважливіші в клітині. Тут розміщується генетична інформація, яка визначає будову та функції клітини. Ядро відповідає за зберігання та передачу спадкової інформації, що здійснюється під час мітозу та мейозу. У першому випадку дочірня клітина отримує ідентичний материнський набір генів. В результаті мейозу утворюються статеві клітини з гаплоїдним набором хромосом.

Інша не менш важлива функція ядра – регулювання внутрішньоклітинних процесів. Вона здійснюється в результаті контролю синтезу білків, що відповідають за будову та функціонування клітинних елементів.

Вплив на синтез білка має ще один вираз. Ядро, контролюючи процеси всередині клітини, поєднує всі її органоїди в єдину систему з налагодженим механізмом роботи. Збої у ньому призводять, зазвичай, до загибелі клітини.

Нарешті, ядро ​​є місцем синтезу субодиниць рибосом, які відповідають за утворення все того ж білка з амінокислот. Рибосоми незамінні у процесі транскрипції.

Є більш досконалою структурою, ніж прокаріотична. Поява органоїдів із власною мембраною дозволило підвищити ефективність внутрішньоклітинних процесів. Формування ядра, оточеного подвійною ліпідною оболонкою, відігравало у цій еволюції дуже значної ролі. Захист спадкової інформації мембраною дозволив освоїти давнім одноклітинним організмам нові способи життєдіяльності. Серед них був фагоцитоз, який за однією з версій призвів до появи симбіотичного організму, який пізніше став прабатьком сучасної еукаріотичної клітини з усіма характерними для неї органоїдами. Клітинне ядро, будова та функції деяких нових структур дозволили задіяти кисень у метаболізмі. Наслідком цього стала кардинальна зміна в біосфері Землі, було закладено основу для формування та розвитку багатоклітинних організмів. Сьогодні еукаріотичні організми, до яких належить і людина, домінують на планеті, і ніщо не віщує змін у цьому плані.

Ядерні структури

Найпростіші синтаксичні моделі є основою мовної діяльності, оскільки вони використовуються для різноманітних трансформацій за вимогами контексту.

Словник-довідник лінгвістичних термінів. Вид. 2-ге. - М: Просвітництво. Розенталь Д. Е., Тєлєнкова М. А.. 1976 .

Дивитись що таке "ядерні структури" в інших словниках:

ядерні структури- найпростіші синтаксичні моделі даної мови, що є основою мовної діяльності у тому сенсі, що ті, що користуються цією мовою, піддають ці моделі різноманітним трансформаціям залежно від її вимог контексту. Порівн. ядерні… …

Перетворення ат. ядер при взаємодії з ч цами, у т. ч. з g квантами або один з одним. Для здійснення Я. н. необхідно зближення ч ц (двох ядер, ядра та нуклону і т. д.) на відстань 10 13 см. Енергія налітає позитивно заряд. ч ц повинна… … Фізична енциклопедія

ядерні фібрили- ниткоподібні внутрішньоядерні структури, що є фрагментами ядерного скелета [Ареф'єв В.А., Лісовенко Л.А. Англо-російський тлумачний словник генетичних термінів 1995 407с.] Тематики генетика EN nuclear fibrils … Довідник технічного перекладача

Перетворення атомних ядер при взаємодії з елементарними частинками, квантами або один з одним. Для здійснення Я. н. необхідно зближення частинок (двох ядер, ядра та нуклону тощо) на відстань Ядерні реакції 10 13 см. Енергія… …

Обмін речовинами між ядром і цитоплазмою клітини здійснюється за допомогою ядерних пор транспортних каналів, що пронизують двошарову ядерну оболонку. Перехід молекул з ядра в цитоплазму та у зворотному напрямку називається ядерно… … Вікіпедія

Сильна взаємодія (колірна взаємодія, ядерна взаємодія) одна з чотирьох фундаментальних взаємодій у фізиці. Сильна взаємодія діє в масштабах атомних ядер і менше, відповідаючи за тяжіння між нуклонами в ядрах і … Вікіпедія

Nuclear fibrils ядерні фібрили. Hітоподібні внутрішньоядерні структури, які є фрагментами ядерного скелета . (Джерело: «Англо-російський тлумачний словник генетичних термінів». Ареф'єв В.А., Лісовенко Л.А., Москва: Вид у ... Молекулярна біологія та генетика. Тлумачний словник.

ядерні пропозиції- найпростіші синтаксичні побудови даної мови, в яких предмети позначені іменниками, процеси дієсловами, а ознаки прикметниками та прислівниками, від яких шляхом серії трансформацій утворюються поверхневі структури. Тлумачний перекладознавчий словник

ядерні реакції- Перетворення атомів ядер при зіткненні з іншими ядрами, елементарними частинками або гамма квантами. Під час бомбардування важких ядер легшими отримані всі трансуранові елементи. Скорочено ядерну реакцію, наприклад, типу… Енциклопедичний словник з металургії

Ядерні процеси, в яких енергія, що вноситься в атомне ядро, передається переважно одному або невеликій групі нуклонів (Див. Нуклони). П. я. нар. різноманітні, вони викликаються всілякими налітаючими частинками (від γ квантів до ... Велика Радянська Енциклопедія

Книги

• Інноваційна діяльність у атомної галузі (з прикладу стратегії розвитку ядерних паливних циклів, включаючи інноваційні). Книга 1. Основні принципи інноваційної політики, А. В. Путілов, А. Г. Воробйов, М. Н. Стріханов. У навчальному посібнику розкриваються роль та місце інновацій у суспільному розвитку на прикладі атомної галузі; цілі та завдання національної інноваційної політики. Розглянуто інструменти.
• Введення у фізику мікросвіту. Фізика частинок та ядер, Л. І. Саричева. У цій книзі представлені основні характеристики фундаментальних та елементарних частинок та процеси, що відбуваються з ними у різних типах взаємодій. Описано сучасну…

ЯДЕРНА СТРУКТУРА АТОМА

Альфа-частки. 1896 року французьким фізиком Беккерелем було відкрито явище радіоактивності. Після цього почався швидкий прогрес у вивченні будови атома. Цьому, перш за все, сприяло те, що в руках фізиків виявився дуже ефективний інструмент дослідження атомної структури. α -частинка. За допомогою α -Частинок, що випускаються природними радіоактивними речовинами, були зроблені найважливіші відкриття: встановлена ​​ядерна структура атома, отримані перші ядерні реакції, виявлено явище штучної радіоактивності і, нарешті, знайдено нейтрон, який відіграв важливу роль як при поясненні будови атомного ядра, так і при відкритті процесу поділу важких ядер.

Альфа-частинки – це ядра гелію, що рухаються з великою швидкістю. Вимірювання швидкостей α- частинок природних випромінювачів за відхиленням в електричному та магнітному полях дали величину швидкості (1,5-2).10 7 м/с, що відповідає кінетичній енергії 4,5-8 МеВ (1 МеВ=1,6.10 -13 Дж). Такі частинки рухаються в речовині прямолінійно, швидко втрачають енергію на іонізацію атомів і після зупинки перетворюються на нейтральні атоми гелію.

Розсіяння альфа-часток. Досліди Резерфорда.Вивчаючи проходження колімованого пучка альфа-частинок через тонку металеву фольгу, англійський фізик Резерфорд звернув увагу на розмиття зображення пучка частинок на реєстраторі – фотопластинці. Резерфорд пояснив це розмиття розсіянням альфа-частинок. Детальне вивчення розсіювання альфа-частинок показало, що в поодиноких випадках вони розсіюються на великі кути, що іноді перевищують 90 0 , що відповідає відкидання часток, що швидко рухаються, у зворотному напрямку. Такі випадки розсіювання у рамках моделі Томпсона пояснити не можна.

Тяжка альфа-частка в одному акті зіткнення може бути відкинута назад тільки при взаємодії з часткою більшої маси, що перевищує масу альфа-частинки. Електрони не можуть бути такими частинками. З іншого боку, розсіяння у напрямі передбачає сильне гальмування альфа-частинки, тобто. енергія взаємодії має бути порядку кінетичної енергії альфа-частинки. Енергія ж електростатичної взаємодії альфа-частинки з атомом Томпсона, що має позитивний заряд, розподілений в об'ємі або на поверхні атома радіусом 10 -8 см і дорівнює одиницях елементарного заряду приблизно половині атомної маси, набагато менше цієї величини. Результати досвіду можна пояснити, якщо відстань від альфа частинки до центру позитивного електричного заряду близько 10 -12 см. Така відстань у 10000 разів менша за радіус атома, а радіус позитивного заряду має бути ще меншим. Припущення про малий обсяг розсіювального центру узгоджується з дуже малою кількістю випадків розсіювання великі кути.

Для пояснення результатів своїх спостережень щодо розсіювання альфа-часток Резерфорд запропонував ядерну модель атома. Згідно з цією моделлю в центрі атома знаходиться ядро, що займає дуже малий обсяг, що містить майже всю масу атома і несе позитивний електричний заряд. Основний обсяг атома зайнятий електронами, що рухаються, число яких дорівнює числу елементарних позитивних зарядів ядра, т.к. атом загалом нейтральний.

Теорія розсіювання альфа-часток.Щоб обґрунтувати припущення про ядерну структуру атома та довести, що розсіювання альфа-часток відбувається в результаті кулонівської взаємодії з ядром, Резерфорд розвинув теорію розсіювання альфа-частинок точковими електричними зарядами з великою масою та отримав залежність між кутом розсіювання θ і числом частинок, розсіяних на кут θ . Якщо альфа-частка рухається у напрямку точкового заряду Ze, де Z- Число елементарних зарядів, і при цьому її початкова траєкторія відстань від осі, що проходить через центр, що розсіює, на відстані а(Рис.1.1), то на підставі закону Кулона методами класичної механіки можна обчислити кут θ , на який відхилиться альфа-частка внаслідок електростатичного відштовхування однойменних електричних зарядів:

де Mі v - Маса і швидкість альфа-частинки; 2 e– її заряд; ε 0 - Електрична постійна, рівна 8,85.10 -12 Ф/м.

Рис.1.1. Розсіювання альфа-частинки електричним полем атомного ядра:

а) – схема розсіювання у площині траєкторії частки; б) - кільце, з якого відбувається розсіювання під кутом θ ; в) – схема розсіювання у конічний тілесний кут під кутом θ до осі.

Частка частинок dn/n 0, що мають параметр удару а, від повного числа n 0, що падають на ціль, дорівнює частці елементарного майданчика 2πadaна повній площі Fпоперечного перерізу пучка альфа-часток (рис. 1.1 б). Якщо на площі Fє не один, а N Fрозсіюючих центрів, то відповідна частка зросте в N Fраз і віднесена до одиниці а,складе:

, (1.2)

де N 1- Число розсіюючих центрів на одиниці площі мішені.

Враховуючи що dΩ=2π sinθ dθ,можна отримати частку часток, розсіяних в одиницю конічного тілесного кута під кутом θ до осі, як :

(1.3)

Експериментальна перевірка повністю підтвердила останню залежність під час розсіювання речовиною альфа-часток. Суворе виконання закону 1/sin 4свідчить про те, що за розсіювання відповідальні лише електричні сили і що геометричні розміри електричних зарядів обох тіл принаймні менші від найменшої відстані в акті розсіювання r хв. Відстань r хвтим менше, чим більше кут розсіювання θ . При θ =π () воно найменше і визначається умовою що відповідає нагоді звернення всієї кінетичної енергії альфа-частинки в потенційну енергію відштовхування однойменних зарядів.

За результатами обробки результатів експериментів, виходячи з різних на той час оцінок величини заряду ядер Z, Резерфорд оцінив радіус ядра завбільшки близько 10 -12 см.

Атом Резерфорд-Бора.З відкриттям атомного ядра виникла потреба пояснення стійкості атома. З погляду класичної електродинаміки атом Резерфорда неспроможна існувати довго. Оскільки різноіменні заряди притягуються, електрони можуть перебувати певному відстані від ядра лише за умови руху навколо ядра. Однак рух по замкнутій траєкторії є рухом з прискоренням, а електричний заряд, що рухається з прискоренням, випромінює енергію в навколишній простір. За мізерно малий час будь-який атом повинен випромінювати енергію руху електронів і зменшитися до розміру ядра.

Першу стаціонарну модель атома запропонував датський фізик Нільс Бор у 1913 році. Бор пов'язав стійкість атомів із квантовою природою випромінювання. Гіпотеза квантів енергії, висунута німецьким фізиком Планком у 1900 році для пояснення спектру випромінювання абсолютно чорного тіла, стверджувала, що мікроскопічні системи здатні випромінювати енергію лише певними порціями – квантами із частотою v, пропорційної енергії кванта E:

де h- Універсальна постійна Планка, рівна 6,62.10 -24 Дж.с.

Бор припустив, що енергія атомного електрона в кулонівському полі ядра не змінюється безперервно, а набуває ряду стійких дискретних значень, яким відповідають стаціонарні орбіти електронів. Під час руху такими орбітами електрон не випромінює енергію. Випромінювання атома відбувається лише за переході електрона з орбіти з вищим значенням енергії іншу стаціонарну орбіту. Це випромінювання характеризується єдиним значенням частоти, пропорційної різниці енергій орбіт:

hv = Е поч - Е кон

Умова стаціонарності орбіти – це рівність механічного моменту кількості руху електрона цілому кратному числу h/2π:

mvr n = n ,

де mv– модуль імпульсу електрона;

r n- Радіус n-ї стаціонарної орбіти;

n- Будь-яке ціле число.

Введена Бором умова квантування кругових орбіт дозволило розрахувати спектр атома водню та обчислити спектроскопічну константу Рідберга для атома водню. Система рівнів одноелектронного атома та радіуси стаціонарних орбіт можна визначити з останнього співвідношення та закону Кулона:

; (1.4)

Розрахунок за цими формулами при n=1і Z=1дає радіус найменшої стаціонарної орбіти електрона в атомі водню або перший борівський радіус:

. (1.6)

Рух електрона по орбіті можна як замкнутий електричний струм і обчислити створюваний ним магнітний момент. Для першої орбіти водню він називається магнетоном Бора і дорівнює:

(1.7)

Магнітний момент обернено пропорційний масі частинки, але для частинок даного сорту, наприклад електронів, має сенс одиниці. Характерно, що цій одиниці дорівнює власний момент електрона, пов'язаний з його спином.

Ядерна модель атома з електронами на стійких орбітах називається планетарною моделлю Резерфорда-Бора. Вона не призводить до вірних кількісних результатів у додатку до атомів з більш ніж одним електроном, але дуже зручна при якісній інтерпретації атомних явищ. Точну теорію атома дає квантова механіка.

Дискретна природа мікросвіту.Відкриття атомної будови речовини виявилося першим кроком на шляху відкриття дискретної природи мікросвіту. Не тільки маси та електричні заряди мікротіл дискретні, а й динамічні величини, що описують стан мікросистем, такі, як енергія, момент кількості руху, також дискретні і характеризуються стрибкоподібною зміною своїх чисельних значень.

1

Концепція єдності матеріальних структур та онтологічного безмасового хвильового середовища дозволяє зрозуміти природу всіх типів взаємодії та системну організацію структури нуклонів, ядер та атомів. Нейтрони відіграють ключову роль у формуванні та збереженні стабільності ядер, яка забезпечується двома бозоно-обмінними зв'язками між протонами та нейтронами. Альфа-частинки – головні «цеглинки» у структурі. Структури ядер, близькі за формою до сферичної, утворені відповідно до періодів у періодичній системі Д.І. Менделєєва послідовним додаванням комплексу n-p-n, альфа-частинки та нейтронів. Причиною радіоактивного розпаду атомів є оптимальна структура ядра: перевищення числа протонів чи нейтронів, асиметрія. Альфа-структура ядер пояснює причини та енергетичний баланс усіх типів радіоактивного розпаду.

структура нуклонів

альфа-часток

«бозоно-обмінні» сили

стабільність

радіоактивність

1. Вернадський В.І. Біосфера та ноосфера. - М.: Рольф. 2002. - 576 с.

2. Дмитрієв І.В. Обертання по одній, двом чи трьом власним внутрішнім осям – необхідна умова та форма існування частинок фізичного світу. - Самара: Самарське кн. вид-во, 2001. - 225 с.

3. Поляков В.І. Іспит на «Homo sapiens» (Від екології та макроекології… до СВІТУ). - Саранськ: вид-во Мордовського університету, 2004. - 496 с.

4. Поляков В.І. ДУХ СВІТУ замість хаосу та вакууму (Фізична структура Всесвіту) // «Сучасні наукомісткі технології». -2004. №4. - С.17-20.

5. Поляков В.І. Електрон = позитрон? //Сучасні наукомісткі технології. - 2005. - №11. - С. 71-72.

6. Поляков В.І. Народження матерії // Фондові дослідження 2007. №12. - С.46-58.

7. Поляков В.І. Іспит на "Homo sapiens - II". Від концепцій природознавства ХХ століття – до природорозуміння. - Вид-во «Академія природознавства». - 2008. - 596 с.

8. Поляков В.І. Чому стабільні протони та радіоактивні нейтрони? // «Радіоактивність та радіоактивні елементи в середовищі проживання людини»: IV Міжнародна Конференція, Томськ, 5-7 червня 2013. - Томськ, 2013. - С. 415-419.

9. Поляков В.І. Основи природорозуміння структури нуклонів, ядер, стабільності та радіоактивності атомів // Там же. - С. 419-423.

10. Поляков В.І. Структури атомів – орбітально хвильова модель// Успіхи сучасного природознавства. - 2014. №3. - С.108-114.

12. Фізичні величини: Довідник// А.П. Бабичів, Н.А. Бабушкіна, А.М. Братковський та ін; За ред. І.С. Григор'єва, Є.З. Меліхова. - М.: Вища школа, 1991. - 1232 с.

Сучасна фізика пропонує для опису структури ядер краплинну, оболонкову, узагальнену та інші моделі. Зв'язок нуклонів у ядрах пояснюється енергією зв'язку, зумовленої "особливими специфічними ядерними силами". Властивості цих сил (тяжіння, короткодія, зарядова незалежність тощо) прийняті як аксіома. Питання «чому так?» виникає майже до кожної тези. «Прийнято (?), що це сили однакові для нуклонів… (?). Для легких ядер питома енергія зв'язку круто зростає, зазнаючи низку стрибків (?), потім повільніше зростає (?), та був поступово зменшується» . Найбільш стійким виявляються так звані магічні ядра, у яких число протонів або нейтронів дорівнює одному з магічних чисел: 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126 ... (?) Особливо стабільні двічі магічні ядра: 2He2, 8O8, 20Ca20, 20Ca28, 82Pb126» (лівий і правий індекси відповідають числу протонів і нейтронів в ядрі, відповідно). Чому існують магічні ядра, а магічний ізотоп 28Ni28 з максимальною питомою енергією зв'язку 8,7 МеВ - короткоживучий
(Т1/2 = 6,1 діб.)? "Ядра характеризуються практично постійною енергією зв'язку і постійною щільністю, яка не залежить від числа нуклонів" (?!). Це означає, що енергія зв'язку нічого не характеризує, як і табличні значення дефекту маси (у 20Са20 менше, ніж 21Sc24, у 28Ni30 менше, ніж 27Co32 і 29Cu34 і т.д.) . Фізика визнає, що «складний характер ядерних сил і труднощі розв'язання рівнянь ... не дозволили до цього часу розробити єдину послідовну теорію атомного ядра». Наука ХХ століття, побудована на постулатах теорії відносності, скасувала логіку та причинно-наслідковий зв'язок, а математичні фантоми оголосила реальністю. Не пізнавши структури ядер та атомів, вчені створили атомні бомби та намагаються в колайдерах імітувати Великий вибух Всесвіту.

«Революція в природознавстві А. Ейнштейна» підмінила рівняннями «просторово-часового континіуму» праці десятків видатних вчених (Гюйгенс, Гук, Юнг, Навье, Стокс, Герц, Фарадей, Максвелл, Лоренц, Томсон, Тесла та ін.) електромагнетизму та атомізму в середовищі «ефір». Слід повернутися на століття тому…

Мета та метод роботи. Вихід із глухого кута науки можливий на основі розуміння сутності середовища «ефір». В.І. Вернадський писав: «Випромінюваннями НЕ МАТЕРІАЛЬНОГО середовища охоплено весь доступний, весь мислимий простір… Навколо нас, у нас самих, скрізь і всюди, без перерви, вічно змінюючись, збігаючись і зіштовхуючись, йдуть випромінювання різної довжини хвилі - від хвиль, довжина частками міліметра, до довгих, що вимірюються кілометрами ... Весь простір ними заповнено ... ». Все матеріальне формується цим онтологічним, не матеріальним, хвильовим середовищем і існує у взаємодії з нею. «Ефір» - це не газ і не хаос вихорів, а «Дія, що впорядковує Хаос - ДУХ». У середовищі ДУХ з єдиної елементарної частки - масона (електрон/позитрон) закономірно та системно організовані структури від нуклонів, ядер та атомів до Всесвіту.

У роботі розвинена модель структури ядер, яка пояснює їх властивості, причини зв'язку нуклонів у ядрах, особливу стабільність та радіоактивність.

Структура та властивості нуклонів

Прийнята у фізиці модель нуклонів побудована з десятків гіпотетичних частинок із казковою назвою «кварк» та казковими відмінностями, серед яких: колір, чарівність, дивина, краса. Ця модель занадто складна, немає доказів і може пояснити навіть масу частинок. Модель структури нуклонів, що пояснює їх властивості, було розроблено І.В. Дмитрієвим (м. Самара) на основі експериментально відкритого ним принципу максимуму конфігураційної ентропії (рівність структурних елементів на поверхні та в обсязі першочастинок) та тези про існування частинок тільки при обертанні «по одній, двом або трьом власним внутрішнім осям». Нуклон сформований з 6 гексагональних структур π+(-)-мезонів, що оточують плюс-мюон μ+, а їх структура побудована підбором кількості куль: електронів і позитронів двох типів. Така структура була обґрунтована на основі взаємодії матеріальних частинок масонів та середовища ДУХ у роботі, а потім уточнена та доведена на основі побудови структури мезонів відповідно до постійної тонкої структури.
1/α = 2h(ε0/μ0)1/2/e2 = 137,036. Над фізичним змістом цієї константи ламали голови фізики (В. Паулі, Р. Фейнман), а в середовищі ДУХ він очевидний: тільки на відносній відстані 1/α від заряду існує хвильова взаємодія матерії та середовища.

Розрахункова кількість масонів (me) у структурі мюона має бути 3/2α = 205,6, а маса мюона 206,768 me. У його структурі з 207 масонів центральний визначає заряд ±e і спін ±1/2, а 206 взаємно компенсуються. Півонії, як постульовано І. Дмитрієвим, сформовані з «двохосних» електронів та позитронів (спін = 0, заряд +/-, маса me). У середовищі ДУХ бозони з масою 2/3 me повинні утворюватися як перший етап формування матерії з квантів фонового випромінювання Всесвіту в атмосфері Сонця. Таких частинок у щільній структурі має бути 3/α = 411 частинок, а їх маса повинна становити 3/α · 2/3 me = 274 me, що відповідає пі-мезон (mπ = 273,210 me). Їхня структура подібна до мюонів: частка в центрі визначає заряд ± 2/3e і спин 0, а 205 частинки взаємно врівноважені.

Структура протона з центрального мюона і 6 півонів, з урахуванням втрати маси на обмінний («ядерний») зв'язок з 6 масонів (зв'язок мюона з півонії) та 6 бозонів (зв'язок між півонями, 4 me) пояснює його масу.

Мр = 6mp + mm - 10me = 6 · 273,210 me + 206,768 me - 10me = 1836,028 me.

Це з точністю 0,007 % відповідає масі протона Мр = 1836,153me . Заряд протона +e та спін ±1/2 визначаються центральним масоном+ у центральному мюоні+. Модель протона пояснює його властивості, включаючи стабільність. У середовищі ДУХ взаємодія матеріальних частинок відбуваються внаслідок резонансу пов'язаних із нею «хмар» середовища (збіги форми і частоти). Протон стабільний, оскільки захищений від матеріальних частинок і квантів оболонкою з півонії, що мають інше хвильове поле.

Маса протона 1836,153 me, а нейтрона 1838,683 me. Компенсацію заряду протона, за аналогією з атомом водню, забезпечить електрон на хвильовій орбіті в його екваторіальній площині («одна вісь обертання»), а його «двохосне обертання» виявляється «своїм» у півоні. Додамо 2 бозони в протилежно розташованих півонії нейтрону; вони компенсують орбітальний момент, а маса нейтрону становитиме 1838,486 ме. Така структура пояснює масу нейтрона (відмінність 0,01%), відсутність заряду та, головне, – «ядерні» сили. «Зайвий» бозон слабо пов'язаний у структурі та забезпечує «обмінний» зв'язок, займаючи з ядерною частотою «вакансію» в сусідньому півоні протона, він витісняє інший бозон, що повертається до нейтрону. "Зайві" бозони в нейтроні - це його "дві руки", що скріплюють ядра.

Нейтрон у ядрах елементів забезпечує стабільність ядер, і сам «рятується» в ядрі від розпаду (Т1/2 = 11,7 хв.), причина якого – його «слабкі місця»: орбіта електрона та наявність у «півонової шубі» у двох із шести півонів за «зайвим» бозоном.

Вчені ХХ століття вигадали десятки теорій і сотні «елементарних» частинок, але не змогли пояснити структури атомів, а Природі знадобилося всього дві подібні частки, щоб створити два нуклони, а з них 92 елементи і побудувати весь матеріальний СВІТ!!!

Альфа-структура атомних ядер

Ізотопи всіх елементів, найпоширеніших у Природі, мають парну кількість нейтронів (виняток 4Be5 і 7N7). Усього з 291 стабільних ізотопів 75% має парну кількість нейтронів і лише 3% парно-парних ядер. Це свідчить про перевагу зв'язку протона з двома нейтронами, відсутність протон-протонних зв'язків та «зарядову незалежність ядерних сил». Каркас ядер формують зв'язки нейтрон-протон, де кожен нейтрон може обміном двох бозонів утримувати 2 протони (наприклад, 2Не1). У важких ядрах відносне число нейтронів зростає, посилюючи каркас ядра.

Викладені аргументи та принцип системності організації матерії у нематеріальному середовищі дозволяють запропонувати модель «блокового будівництва» структури ядер елементів, у якій «блоком» є ядро ​​атома гелію – альфа-частка. Гелій - основний елемент космологічного нуклеосинтезу, і за поширеністю у Всесвіті він другий елемент після водню. Альфа-частинки є оптимальною структурою міцно пов'язаних двох пар нуклонів. Це дуже компактна, міцно пов'язана куляста структура, яку геометрично можна представити як сферу з вписаним у неї кубом із вузлами в протилежних діагоналях з 2 протонів та 2 нейтронів. Кожен нейтрон має два «ядерно-обмінні» зв'язки із двома протонами. Електромагнітний зв'язок зближення нейтрону з протонами забезпечує орбітальний електрон у його структурі (підтвердження: магнітні моменти: μ(p) = 2,793 μN, μ(n) = -1,913 μN, де μN - ядерний магнетон Бора).

Передбачуване «кулонівське» відштовхування протонів не суперечить їхньому зближенню. Пояснення цьому, як у структурах мюонів з масонів, закладено у розумінні «заряду» як невід'ємного властивості маси частки - руху середовища ДУХ, що з хвильовим рухом маси, що виражається як сила у цьому середовищі (одиницею заряду може бути кулон2 - сила, помножена на поверхню). Два типи зарядів +/- - це лівий та правий напрямок обертання. При зближенні двох протонів в екваторіальній площині рух схопленого середовища буде протилежно, а при зближенні з полюсів воно відбувається в одному напрямку, сприяючи зближенню. Зближення частинок обмежене взаємодією їх «польових» оболонок, що відповідають «комптонівській» довжині хвилі: λК(р) = 1,3214·10-15 м, а λК(n) = 1,3196·10-15 м. При зближенні протона і нейтрону на таку відстань діють бозоно-обмінні (ядерні) сили між ними.

Структури ядер з альфа-часток формуються з мінімальним обсягом та формою, близькою до сферичної. Структура альфа-часток дозволяє їм об'єднуватися шляхом розриву одного бозоно-обмінного зв'язку n-p та формуванням двох зв'язків n-p та p-n із сусідньою альфа-частинкою. За будь-якої кількості протонів у ядрі формується єдине сферичне поле, напруженість якого така сама, як, якби заряд був зосереджений у центрі (правило Остроградського - Гаусса). Утворення єдиного поля ядра підтверджується орбітально-хвильовою структурою атомів, де всі s, p, d, f орбіти утворюють сферичні оболонки.

Побудова ядер елементів з альфа-часток відбувається системно, послідовно у кожному періоді з урахуванням ядра попереднього елемента. У ядрах з парним числом протонів зв'язку врівноважені, поява у структурі наступного атома додаткового протона неможливо. У ядрах атомів після кисню збільшення протону відбувається за схемою (n-p-n). Точна послідовність формування структур відповідно до періодів і рядів у таблиці Д.І. Менделєєва - підтвердження правомірності запропонованої моделі ядер і є підтвердженням думки В.І. Вернадського про «чергу атомів»: «Процес закономірної тлінності атомів неминуче і непереборно відбувається… Беручи історію будь-якого атома в космічний час, бачимо, що через певні проміжки часу, відразу, однаковими стрибками, у бік полярного вектора часу перетворюється на інший атом, інший хімічний елемент». Схеми ядер перших періодів атомів представлені у табл. 1.

Таблиця 1

Ймовірна структура ядер (плоска проекція) основних ізотопів стабільних атомів з альфа-часток (α), протонів (р) та нейтронів (n): pAn

							nnααααααnnn

	nnααααααnnn		nnαααnnαααnn nnααnαααnααnn nαααnnαααn	nnααααααnnn nααnnαααnnααn nαααnnαααn

Наступні 5 і 6 періоди елементів можуть бути змодельовані аналогічно з урахуванням того, що збільшення числа протонів вимагатиме збільшення числа нейтронів як у внутрішньому каркасі ядер, так і в поверхневому шарі, за схемою n-n.

Представлена ​​наочна плоска проекція структури ядер може бути доповнена орбітальною схемою, що відповідає періодам таблиці Менделєєва
(Табл. 2).

Таблиця 2

Ядерні оболонки елементів та періоди в таблиці Д.І. Менделєєва

Ядерна оболонка-період	Початковий та кінцевий елемент у ряду	Кількість елементів	Відношення n/p
			Початковий	Кінцевий
	55Cs78 -82Pb126 (83Bi126… 86Rn136)
	(87Fr136 – 92U146 …).

Оболонки будуються подібно до структури атома, де сферичні оболонки з електронних орбіт у кожному періоді формуються на більшому радіусі, ніж у попередньому періоді.

Елементи після 82Pb126 (83Bi126 T1/2 ≈1018 років) не стабільні (у табл. 2 дано у дужках). 41 альфа-частка у структурі свинцю формують електричний заряд, який для збереження стабільності ядер вимагає сили додаткових 40-44 нейтронів. Співвідношення кількості нейтронів і протонів (1,5÷1,6) – межа стабільності для важких ядер. Періоди напіврозпаду ядер після 103 "елемента" - секунди. Ці «елементи» що неспроможні зберегти структуру ядра і сформувати електронну оболонку атома. Навряд чи варто витрачати кошти та час вчених на їхнє штучне виробництво. "Острова стабільності" бути не може!

Модель альфа-структури ядер пояснює сили взаємозв'язку, стабільність і всі властивості елементів (завершеність структури інертних газів, поширеність у природі та особлива стабільність елементів із симетричною структурою: О, С, Si, Mg, Ca, подібність Cu, Ag, Au…) .

Причини «не спонтанного» розпаду

Структури радіоактивних ізотопів відрізняються симетричністю, наявністю не врівноваженої пари n-p. Період напіврозпаду ізотопів тим менше, чим більше їхня структура відрізняється від оптимальної. Радіоактивність ізотопів з великою кількістю протонів пояснюються тим, що «обмінні» сили нейтронів не здатні утримувати їхній сумарний заряд, а розпад ізотопів з надлишком нейтронів пояснюється їх надмірністю для оптимальної структури. Альфа-структура ядер дозволяє пояснити причини всіх видів радіоактивного розпаду.

Альфа-розпад. У ядерній фізиці «згідно з сучасними уявленнями, альфа-частинки утворюються в момент радіоактивного розпаду при зустрічі двох протонів і двох нейтронів, що рухаються всередині ядра... виліт альфа-частинки з ядра можливий завдяки тунельному ефекту через потенційний бар'єр висотою не менше 8,8 МеВ». Все відбувається випадково: рух, зустріч, формування, набір енергії та виліт через якийсь бар'єр. У ядрах із альфа-структурою для вильоту немає бар'єрів. Коли сила сумарного заряду всіх протонів перевищує бозоно-обмінні сили стримування всіх нейтронів, ядро ​​скидає альфа-частинку, найменш пов'язану у структурі, і «омолоджується» на 2 заряди. Поява можливості альфа-розпаду залежить від структури ядер. Він проявляється при 31 альфа-частинок в ядрі 62Sm84 (n/p =1,31), і стає необхідним від 84Ро (n/p = 1,48).

β+-розпад. У ядерній фізиці «процес β+- розпаду протікає так, якби один із протонів ядра перетворився на нейтрон, випустивши при цьому позитрон і нейтрино: 11p→ 01n + +10e + 00νe… Оскільки маса протона менша, ніж у нейтрона, то такі реакції вільного протона спостерігатися що неспроможні. Однак, для протона, пов'язаного в ядрі завдяки ядерній взаємодії частинок, ці реакції виявляються енергетично можливими» . Пояснення процесу реакції, появи позитрона в ядрі та збільшення маси на 2,5 ме для перетворення протона на нейтрон фізика замінила постулатом: «процес можливий». Така можливість пояснюється альфа-структурою. Розглянемо класичну схему розпаду: 15Р15 → 14Si16+10e+00νe. Відповідно до табл.1 структура стабільного ізотопу 15Р16 (7α-npn). Структура ізотопу
15Р15 – (7α-np), але зв'язок (n-p) у структурі – слабкий, тому період напіврозпаду 2,5 хв. Схема розпаду може бути представлена ​​кілька етапів. Слабо пов'язаний протон виштовхується зарядом ядра, але «хапається» за нейтрон альфа-частинки та руйнує її зі звільненням 4-х бозонів-зв'язку. «Двохосні» бозони не можуть існувати в середовищі ДУХ і перетворюються на «трьохосні» масони з різними моментами (+ і - ; електрон та позитрон) з випромінюванням нейтрино та антинейтрино за схемами
β-: (е--- + е+++ → е- -++ + ν0-) та β+: (е--- + е+++ → е+ --+ + ν0+). Позитрон виштовхується з ядра, а електрон на орбіті навколо колишнього протона компенсує його заряд, перетворюючи на нейтрон. Очікувана схема реакції: (7α-np) → (6α-n-p-n-р-n-p + 2е--- + 2e+++) → ((6α) + (npnp) + n + (p-e-)) + e+ + ν0- + ν0+ → (7 -nn) + e+ + ν0- + ν0+ . Схема пояснює причину та процес розпаду, зміна маси частинок і передбачає випромінювання 2-х імпульсів: нейтрино та антинейтрино.

β-розпад. "Оскільки електрон не вилітає з ядра і не виривається з оболонки атома, було зроблено припущення, що β-електрон народжується в результаті процесів, що відбуваються всередині ядра ...". Є пояснення! Такий процес характерний для ядер, які мають у своїй структурі кількість нейтронів, більша, ніж у стабільних ізотопів цього елемента. Структура ядра наступного ізотопу після ядра зі сформованою парно-парною структурою приростає «блоком» n-p-n, а наступний за масою за ним ізотоп містить ще один «дуже не зайвий» нейтрон. Нейтрон може швидко "скинути" орбітальний електрон, ставши протоном, і сформувати альфа-структуру: npn + (n → p) = npnp = α. Електрон та антинейтрино забирають надлишок маси та енергії, а заряд ядра зростає на одиницю.

ε-захоплення. При нестачі нейтронів для стабільної структури зайвий заряд протонів притягує та захоплює електрон з однією з внутрішніх оболонок атома, випромінюючи нейтрино. Протон в ядрі перетворюється на нейтрон.

Висновок

Представлена ​​модель альфа-структури ядер елементів дозволяє пояснити закономірності утворення ядер, їх стабільність, причини, стадії та енергетичний баланс усіх видів радіоактивного розпаду. Структури протонів, нейтронів, ядер та атомів елементів, підтверджені відповідністю універсальним постійним, які є фізичними характеристиками середовища ДУХ, пояснюють всі властивості та всі взаємодії. Сучасна ядерна та атомна фізика на це не здатні. Необхідний перегляд основних концепцій: від постулатів – до розуміння.

Бібліографічне посилання

Поляков В.І. СТРУКТУРА ЯДЕР АТОМІВ І ПРИЧИНИ РАДІОАКТИВНОСТІ // Успіхи сучасного природознавства. - 2014. - № 5-2. - С. 125-130;
URL: http://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=33938 (дата звернення: 27.02.2019). Пропонуємо до вашої уваги журнали, що видаються у видавництві «Академія Природознавства»