Ц и т о л о г и я

Архитектура современной системы ввода-вывода

Если обратиться к некоторому обобщению структуры СВВ современного компьютера, то можно сделать следующие выводы:

· Через 20—25 лет конструкторы ЭВМ снова пришли к многомагистральной структуре СВВс радиально-магистральными интерфейсами ПУ, то есть сделали шаг обратно к ЭВМ серии IВМ и им подобным.

· Все шины системы ввода-вывода объединяются в единую транспортную систему передачи информации с помощью специальных устройств: мостов, хост - контроллеров, хост - адаптеров, хабов.

Хаб -специальное устройство, обеспечивающее передачу данных между шинам, подключенными к нему.

Хост (хост-адаптер) -средство сопряжения интерфейса с системной шиной. Хостом называют также компьютер с хост - адаптером.

Мостом называют устройство, применяемое для объединения шин, использующих разные или, одинаковые протоколы обмена. Мост, так же производит управление шинами. Например, главный мост (Host Bridgе) подключает шину РСI к системной шине процессора. Кроме того, этот мост содержит контроллер ОЗУ, арбитра и схему автоконфигурации.
Мост шины ISA подключает шину РСI к другим шинам, например, ISA или ЕISА.

Контроллеры ввода вывода — главный контроллер SCSI и хост-контроллер USB - управляют обменом информацией с периферийными устройствами. Они фактически представляют собой мосты между шиной ввода-вывода и интерфейсом ПУ. В контроллеры ввода-вывода могут входить специальные схемы - адаптеры, предназначенные для представления данных и

скорости передачи информации.

С повышением производительности компьютеров и увеличением степени интеграции элементов все отдельные микросхемы, составляющие основу СВВ, стали объединяться в микросхемы со сверхбольшой степенью интеграции, образуя специальные наборы микросхем, получивших название чипсет (ChipSet).

Именно чипсет определяет основные особенности архитектуры компьютера и, соответственно, достигаемый уровень производительности, когда лимитирующим фактором становится не процессор, а его окружение — память и СВВ.

Формы организации живой материи:

I. Доклеточная:

1) вирусы: а) ДНК-содержащие б) РНК-содержащие

Основу составляет ДНК или РНК, окруженная оболочкой. В окружающей среде могут сохраниться определенное время, но самостоятельно в окружающей среде размножаться не могут, размножаются только внутри клетки-хозяина.

2) бактериофаги.

II. Клеточная форма:

1) Прокариоты ("доядерные"):

а) бактерии - одноклеточные организмы. Имеют хорошо выраженную оболочку, небольшое разнообразие органоидов, деление - прямое. Наследственный материал не обособлен, диффузно разбросан по всей цитоплазме - т.е. обособленного от цитоплазмы ядра еще нет, отсюда и название - доядерные.

б) сине-зеленые водоросли - сходны с бактериями.

2) Эукариоты ("хорошое ядро") - клетки имеют хорошо выраженное,обособ-ленное от цитоплазмы ядро; имеют большое разнообразие органоидов; размножение - путем митоза. Эукариоты - клетки растений и животных организмов.

III. Неклеточная форма:

1) межклеточное вещество соед-х тканей (волокна, основное вещество).

2) синцитий - клетки соединены цитоплазматическими мостиками, по которым из цитоплазмы одной клетки можно перейти в другую клетку. Пример в человеческом организме - сперматогонии на стадии размножения.

3) симпласт - это огромная единая масса цитоплазмы, где разбросаны сотни тысяч ядер и органоидов. Пример - скелетная мускулатура и симпластический трофобласт в хорионе и ворсинках хориона в плаценте.

Основные положения современной клеточной теории:

I. Клетка - наименьшая элементарная единица живого, вне которой нет жизни.

II. Клетки гомологичны - т.е. при всем богатом разнообразии все клетки растений и животных построены по единому общему принципу.

III. Клетка от клетки и только от клетки, т.е. новая клетка образуется путем деления исходной клетки.

IV. Клетка - часть целостного организма. Клетки объединены в системы тканей и органов, из системы органов - целый организм. При этом совокупность всех свойств каждого вышестоящего уровня больше, чем простая сумма свойств его составляющих, т.е. свойства целого больше, чем простая сумма свойств составляющих частей этого целого.

Клетка - это элементарная живая система, состоящая из цитоплазмы, ядра, оболочки и являющаяся основой развития, строения и жизнедеятельности животных и растительных организмов.

Клетка состоит из ядра, цитоплазмы и оболочки (цитолемма).

Ядро - часть клетки, являющееся хранилищем наследственной информации.

Окружено кариолеммой (два листка элементарной биомембраны), имеющей поры. В ядре содержится кариоплазма, основу которой составляет ядерный белковый матрикс (структурная сеть из негистоновых белков). В в ядерном белковом матриксе располагается хроматин - ДНК в комплексе с гистоновыми и негистоновыми белками. Хроматин может быть деконденцированным (разрыхленным, светлым) - эухроматин ("эу"- хороший) и наоборот, конденсированным (плотно упакованным, темным) - гетерохроматин. Чем больше эухроматина, тем интенсивнее синтетические процессы в ядре и цитоплазме, и наоборот, преобладание гетерохроматина показывает на снижение синтетических процессов, на состояние метаболического покоя.

Ядрышко - самая плотная, интенсивно окрашивающаяся структура ядра с диаметром 1-5 мкм - является производным хроматина, одним из его локусов. Функция: образование рРНК и рибосом.

Цитолемма - это элементарная биологическая мембрана покрытая снаружи более или менее выраженным гликокаликсом. Основу элементарной биологической мембраны составляет бимолекулярный слой липидов, обращенных друг к другу гидрофобными полюсами; в этот бимолекулярный слой липидов вмонтированы интегральные (пронизывают всю толщу липидов), полуинтегральные (между молекулами липидов наружного или внутреннего слоя) и периферические (на внутренней и наружной поверхности бимолекулярного слоя липидов) белковые молекулы.

Гликокаликс – находится на наружной поверхности цитолеммы; состоит из олигосахаридов, ковалентно связанных с гликолипидами и гликопротеинами цитолеммы, содержит сиаловую кислоту; снижает скорость диффузии веществ через цитолемму, тамже локализуются ферменты участвующие во внеклеточном расшеплении веществ.

На наружной поверхности цитолеммы могут иметься рецепторы:

- "узнавание" клетками друг друга;

- рецепция воздействия химических и физических факторов;

- рецепция гормонов, медиаторов, А-гена и т.д.

Функции цитолеммы:

- разграничительная;

- активный и пассивный транспорт веществ в обе стороны, в том числе эндоцитоз (пиноцитоз или фагоцитоз) и экзоцитоз;

- рецепторные функции;

- механический контакт с соседними клетками.

Гиалоплазма - это гомогенная, под микроскопом бесструктурная масса; по химической природе представляет собой коллоидную систему и состоит из дисперсной среды (вода и растворенные в ней соли) и дисперсной фазы (взвешанные в дисп. среде мицеллы белков, жиров, углеводов и некоторых других органических веществ); эта система может переходит из состояния золь в гель.

Органоиды - постоянные структуры цитоплазмы, имеющие определенное строение и специализированные на выполнение конкретной функции. Органоиды классифицируются по строению и по функцию. По строению различают:

1. Органоиды общего назначения (имеются в большем или меньшем количестве во всех клетках, обеспечивают функции необходимые всем клеткам):

митохондрия, эндоплазматическая сеть, пластинчатый комплекс, лизосомы, клеточный центр, пероксисомы.

2. Органоиды специального назначения - (имеются только в клетках высокоспециализированных тканей и обеспечивают выполнение строгоспецифических функций этих тканей): в эпителиальных клетках - реснички, микроворсинки, тонофибриллы; в нейральных тканях - нейрофибриллы и базофильное вещество; в мышечных тканях - миофибриллы.

По строению органиоды подразделяются:

1. Мембранные - эндоплазматическая сеть, митохондрии, пластинчатый комплекс, лизосомы, пероксисомы.

2. Немембранные - рибосомы, микротрубочки, центриоли, реснички.

Строение и функции органоидов:

1. Митохондрии - структуры округлой, овальной и сильновытянутой эллепсоидной формы. Окружены двойной элементарной мембраной: наружная элементарная мембрана имеет ровную поверхность, внутренняя мембрана образует складки - кристы; полость внутри внутренней мембраны заполнена матриксом - гомогенная бесструктурная масса, содержащая все ферменты цикла Кребса. Происхождение – предположительно произошли от аэробных симбионтов (имеют собственный геном – ДНК и РНК). Обновление – путем деления митохондрий! Функция: 1) митохондрии называют "энергетическими станциями" клетки - там, выделяемое при окислении белков, жиров, углеводов и др. веществ энергия аккумулируется в виде АТФ, т.е. сопряжение процесса окисления с фосфорилированием. 2) теплопродукция – при разобщении процесса окисления от фосфорилирования митохондрии выделяют тепло (пример: в буром жире).

2. Агранулярная эндоплазматическая сеть (ЭПС) - это система (сеть) анастомозирующих внутриклеточных канальцев, трубочек и пузырьков, стенки которых состоят из элементантарных биологических мембран. Функции – синтез липидов, жиров, углеводов и стероидов, депо Ca ⁺⁺, детоксикационная функция.

3. ЭПС гранулярного типа – система плоских мембранных цистерн с рибосомами на наружной поверхности. Фукнция - синтеза белков на экспорт из клетки.

4. Пластинчатый комплекс (Гольджи) - система наслоенных друг на друга уплощенных слегка изогнутых цистерн (до 10 штук) с несколько утолщенными краями и везикул; стенки цистерн и везикул состоят из элементарной биологической мембраны. Располагается обычно над ядром, и выполняет функцию - завершение процессов синтеза веществ в клетке, расфасовка продуктов синтеза по небольшим порциям в везикулы, ограниченных элементарной биологической мембраной. Везикулы в дальнейшем транспортируются в пределах данной клетки или выводятся экзоцитозом за пределы клетки.

5. Лизосомы - структуры округлой или овальной формы, окружены элементарной биологической мембраной, содержащие внутри полный комплект протеолитических и других литических ферментов (более 50 ферментов). Функция - обеспечивают внутриклеточное переваривание, т.е. последнюю фазу фаго(пино)цитоза.

5.Пироксисомы - мелкие структуры (0,1-1,5 мкм) округлой или овальной формы, окруженные элементарной базальной мембраной, содержащие внутри пероксидазу и каталазу, обеспечивающие обезвреживание перекисных радикалов - продуктов обмена веществ, подлежащих удалению из организма.

6. Клеточный центр - органоид обеспечивающий двигательную функцию (растаскивание хромосом) при делении клетки. Состоит из 2-х центриолей; каждая центриоля представляет собой цилиндрическое тело, стенка которого образована 9-ю триплетами микротрубочек расположенных по периферии цилиндра вдоль. Центриоли располагаются по отношению друг к другу перпендикулярно. При делении клетки центриоли располагаются на двух противоположных полюсах и обеспечивают растаскивание хромосом к полюсам.

7. Реснички - органоиды, аналогичные по строению и функцию с центриолями, т.е. имеют сходное строение и обеспечивают двигательную функцию. Ресничка представляет собой вырост цитоплазмы на поверхности клетки, покрытый цитолеммой. Вдоль этого выроста внутри располагаются 9 пар микротрубочек, расположенных параллельно друг к другу, образуя цилиндр; в центре этого цилиндра вдоль, а следовательно и в центре реснички, располагается еще 1 пара центральных микротрубочек. У основания этого выроста-реснички, перпендикулярно к ней, располагается базальное тельце, имеющее такое же строение как и центриоли (9 триплетов микротрубочек образуют цилиндр).

8. Микроворсинки - это выросты цитоплазмы на поверхности клеток, покрыты снаружи цитолеммой, увеличивают площадь поверхности клетки. Встречаются в эпителиальных клетках, обеспечивающих функцию всасывания (кишечник, почечные канальцы).

9. Миофибриллы - состоят из тонких сократительных белков - актина и толстых нитей – миозина; имеются в мышечных клетках и обеспечивают процесс сокращения.

10. Нейрофибриллы - встречаются в нейроцитах и представляют собой совокупность нейрофибрилл и нейротрубочек. В теле клетки располагаются беспорядочно, а в отростках - параллельно друг к другу. Выполняют функцию скелета нейроцитов (т.е. функция цитоскелета), а в отростках участвуют в транспортировке веществ от тела нейроцитов по отросткам на периферию.

11. Базофильное вещество - имеется в нейроцитах, под электронном микроскопом соответствует ЭПС гранулярного типа, т.е. органоида, ответственного за синтез белков. Обеспечивает внутриклеточную регенерацию в нейроцитах (обновление изношенных органоидов, при отсутствии способности нейроцитов к митозу).

Включения - непостоянные структуры цитоплазмы, могущие появляться или исчезать, в зависимости от функционального состояния клетки. Классификация включений:

I. Трофические включения - отложенные в запас гранулы питательных веществ (белки, жиры, углеводы). В качестве примеров можно привести: гликоген в нейтрофильных гранулоцитах, в гепатоцитах, в мышечных волокнах; жировые капельки в гепатоцитах и липоцитах; белковые гранулы в составе желтка яйцеклеток и т. д.

II. Пигментные включения - гранулы эндогенных или экзогенных пигментов. Примеры: меланин в меланоцитах кожи (для защиты от УФЛ), гемаглобин в эритроцитах (для транпортировки кислорода и углекислого газа), родопсин и йодопсин в палочках и колбочках сетчатки глаза (обеспечивают черно-белое и цветное зрение). Имеются пигментные включения не выполняющие полезную функцию – например, липофусцин (или пигмент старения): конечный продукт лизосомного переваривания, не поддается дальнейшему внутриклеточному расщеплению.

III. Секреторные включения - капельки (гранулы) секрета веществ, синтезированные и подготовленные для выделения из любых секреторных клеток (в клетках всех экзокринных и эндокринных желез). Пример: капельки молока в лактоцитах, зимогенные гранулы в панкреатоцитах и т.д.

IV. Экскреторные включения - конечные (вредные) продукты обмена веществ, подлежащие удалению из клетки и из организма вообще. Пример: включения мочевины, мочевой кислоты, креатинина в эпителиоцитах почечных канальцев.

Дата добавления: 2014-01-13