A modern kísérleti vizsgálatok megállapították, hogy a sejt szinte minden élő szervezet legösszetettebb szerkezeti és funkcionális egysége, kivéve a vírusokat, amelyek nem sejtes életformák. A citológia a sejt szerkezetét, valamint létfontosságú tevékenységét vizsgálja: légzés, táplálkozás, szaporodás, növekedés. Ez a folyamat ezekkel a folyamatokkal foglalkozik.
Cellaszerkezet
Fény- és elektronmikroszkóp segítségével a biológusok megállapították, hogy a növényi és állati sejtek felszíni apparátust (membrán feletti és szubmembrán komplexeket), citoplazmát és organellumokat tartalmaznak. Az állati sejtekben a membrán felett egy glikokalix található, amely enzimeket tartalmaz, és a citoplazmán kívül táplálja a sejtet. Növényi sejtekben, prokariótákban (baktériumok és cianobaktériumok), valamint gombákban a membrán felett sejtfal képződik, amely cellulózból, ligninből vagy mureinból áll.
A sejtmag alapvető organellumeukarióták. Ez örökletes anyagot tartalmaz - DNS-t, amely úgy néz ki, mint a kromoszómák. A baktériumok és cianobaktériumok egy nukleoidot tartalmaznak, amely dezoxiribonukleinsav hordozójaként működik. Mindegyik szigorúan meghatározott funkciókat lát el, amelyek meghatározzák az anyagcsere sejtfolyamatokat.
Mit értünk sejttáplálkozás alatt
A sejt létfontosságú megnyilvánulásai nem más, mint az energia átvitele és egyik formából a másikba való átalakulása (a termodinamika első főtétele szerint). A tápanyagokban található energia látens, azaz kötött állapotban átmegy ATP molekulákba. Arra a kérdésre, hogy mi a sejttáplálás a biológiában, van egy válasz, amely figyelembe veszi a következő posztulátumokat:
- A sejt nyitott biorendszerként folyamatos energiaellátást igényel a külső környezetből.
- A táplálkozáshoz szükséges szerves anyagokat a sejt kétféleképpen juthat be:
a) az intercelluláris közegből, kész vegyületek formájában;
b) önállóan szintetizálja a fehérjéket, szénhidrátokat és zsírokat szén-dioxidból, ammóniából stb.
Ezért minden élőlény heterotróf és autotróf szervezetre van felosztva, amelyek anyagcsere jellemzőit biokémia vizsgálja.
Metabolizmus és energia
A sejtbe jutó szerves anyagok felhasadáson mennek keresztül, melynek eredményeként energia szabadul fel ATP vagy NADP-H2 molekulák formájában. Az asszimilációs és disszimilációs reakciók teljes halmaza az anyagcsere. Az alábbiakban megvizsgáljuk az energia-anyagcsere szakaszait, amelyek táplálják a heterotróf sejteket. Először a fehérjék, szénhidrátok és lipidekmonomerjeikre bomlanak le: aminosavak, glükóz, glicerin és zsírsavak. Ezután az oxigénmentes emésztés során további lebomláson mennek keresztül (anaerob emésztés).
Ily módon az intracelluláris paraziták táplálkoznak: rickettsia, chlamydia és kórokozó baktériumok, mint például a clostridium. Az egysejtű élesztőgombák a glükózt etil-alkohollá, a tejsavbaktériumok tejsavvá bontják. Így a glikolízis, az alkoholos, a vajsav és a tejsavas fermentáció a sejttáplálás példái a heterotrófokban az anaerob emésztés következtében.
Autotrófia és az anyagcsere-folyamatok jellemzői
A Földön élő szervezetek számára a fő energiaforrás a Nap. Neki köszönhetően bolygónk lakóinak szükségletei teljesülnek. Egy részük a fényenergia hatására tápanyagokat szintetizál, ezeket fototrófoknak nevezik. Másokat - a redoxreakciók energiájának segítségével kemotrófoknak nevezik. Az egysejtű algákban a sejt táplálása, amelynek fotója az alábbiakban látható, fotoszintetikus úton történik.
A zöld növények klorofillt tartalmaznak, amely a kloroplasztisz része. A fénykvantumokat rögzítő antenna szerepét tölti be. A fotoszintézis világos és sötét fázisában enzimatikus reakciók mennek végbe (Calvin-ciklus), amelyek eredményeképpen a szén-dioxidból minden táplálkozáshoz felhasznált szerves anyag képződik. Ezért a sejt, amely táplálta fényenergia felhasználása miatt autotrófnak vagy fototrófnak nevezik.
A kemoszintetikusnak nevezett egysejtű szervezetek a kémiai reakciók eredményeként felszabaduló energiát szerves anyagok képzésére használják fel, például a vasbaktériumok a vasvegyületeket vasvassá oxidálják, a felszabaduló energia pedig a glükóz szintézisére megy el. molekulák.
Így a fotoszintetikus organizmusok felfogják a fényenergiát, és mono- és poliszacharidok kovalens kötéseinek energiájává alakítják át. Ezután a táplálékláncok láncszemei mentén az energia a heterotróf szervezetek sejtjeibe kerül. Más szóval, a fotoszintézisnek köszönhetően a bioszféra összes szerkezeti eleme létezik. Elmondható, hogy egy sejt, amelynek táplálkozása autotróf módon történik, nemcsak önmagát „táplálja”, hanem mindent, ami a Földön él.
Hogyan esznek a heterotróf szervezetek
Az olyan sejtet, amelynek táplálkozása a külső környezetből származó szerves anyagok bevitelétől függ, heterotrófnak nevezzük. Az olyan szervezetek, mint a gombák, állatok, emberek és parazita baktériumok emésztőenzimek segítségével bontják le a szénhidrátokat, fehérjéket és zsírokat.
Ezután a keletkező monomereket a sejt elnyeli, és felhasználja organellák és élet létrehozására. Az oldott tápanyagok pinocitózissal, míg a szilárd táplálékrészecskék fagocitózissal jutnak be a sejtbe. A heterotróf szervezetek szaprotrófokra és parazitákra oszthatók. Az előbbiek (például talajbaktériumok, gombák, egyes rovarok) elh alt szerves anyagokkal, az utóbbiak (kórokozó baktériumok, helminták, parazita gombák) élő szervezetek sejtjeivel és szöveteivel táplálkoznak.
Mixotrófok, eloszlásuk a természetben
A vegyes típusú táplálkozás a természetben meglehetősen ritka, és a különféle környezeti tényezőkhöz való alkalmazkodás (idioadaptáció) egyik formája. A mixotrófia fő feltétele, hogy a sejtben mindkét sejtben jelen legyenek a fotoszintézishez szükséges klorofillt tartalmazó organellumok, valamint egy olyan enzimrendszer, amely lebontja a környezetből érkező kész tápanyagokat. Például az egysejtű Euglena green kromatoforokat tartalmaz klorofillal a hialoplazmában.
Ha a tározó, amelyben az euglena él, jól meg van világítva, úgy táplálkozik, mint egy növény, azaz autotróf módon, a fotoszintézis révén. Ennek eredményeként a glükóz szén-dioxidból szintetizálódik, amelyet a sejt táplálékként használ fel. Az Euglena éjszaka heterotróf módon táplálkozik, az emésztőüregekben található enzimek segítségével lebontja a szerves anyagokat. Így a tudósok a sejt mixotróf táplálkozását a növények és állatok eredetének egységének bizonyítékának tekintik.
Sejtnövekedés és kapcsolata a trofizmussal
Mind az egész szervezet, mind pedig egyes szervei és szövetei hosszának, tömegének, térfogatának növekedését növekedésnek nevezzük. Ez lehetetlen a sejtek folyamatos tápanyagellátása nélkül, amelyek építőanyagként szolgálnak. Választ kapni arra a kérdésre, hogyan növekszik egy sejt, amelynek táplálkozásaautotróf módon fordul elő, tisztázni kell, hogy önálló szervezetről van-e szó, vagy szerkezeti egységként egy többsejtű egyed része. Az első esetben a növekedés a sejtciklus interfázisában történik. A képlékeny csere folyamatai intenzíven játszódnak le benne. A heterotróf szervezetek táplálkozása összefügg a külső környezetből származó táplálék jelenlétével. A többsejtű szervezet növekedése a nevelési szövetekben a bioszintézis aktiválódása, valamint az anabolikus reakciók túlsúlya miatt következik be a katabolizmussal szemben.
Az oxigén szerepe a heterotróf sejtek táplálkozásában
Aerob szervezetek: Egyes baktériumok, gombák, állatok és emberek oxigént használnak a tápanyagok, például a glükóz szén-dioxiddá és vízzé történő teljes lebontására (a Krebs-ciklus). A H + -ATP-áz enzimrendszert tartalmazó mitokondriumok mátrixában fordul elő, amely az ADP-ből ATP-molekulákat szintetizál. Prokarióta szervezetekben, például aerob baktériumokban és cianobaktériumokban az oxigéndisszimilációs lépés a sejtek plazmamembránján megy végbe.
Az ivarsejtek speciális táplálása
A molekuláris biológiában és a citológiában a sejttáplálás röviden úgy írható le, mint a tápanyagok bejutásának folyamata, azok felhasadása és egy bizonyos energiarész ATP-molekulák formájában történő szintézise. Az ivarsejtek trofizmusa: a peték és a spermiumok funkcióinak magas specifikusságához kapcsolódó jellemzők. Ez különösen igaz a női csírasejtre, amely nagy mennyiségű tápanyagot kénytelen felhalmozni, főlegsárgája.
A megtermékenyítés után embriót zúz és alkot. A spermiumok az érés (spermatogenezis) folyamatában szerves anyagokat kapnak a sertoli sejtekből, amelyek az ondó tubulusokban helyezkednek el. Így mindkét típusú ivarsejt metabolizmusa magas szintű, ami az aktív sejttrofizmus miatt lehetséges.
Az ásványi táplálkozás szerepe
Az anyagcsere folyamatok lehetetlenek az ásványi sók részét képező kationok és anionok beáramlása nélkül. Például magnéziumionok szükségesek a fotoszintézishez, kálium- és kalciumionok szükségesek a mitokondriális enzimrendszerek működéséhez, a nátriumionok, valamint a karbonátanionok jelenléte pedig szükséges a hialoplazma puffer tulajdonságainak fenntartásához. Az ásványi sók oldatai pinocitózissal vagy a sejtmembránon keresztül diffúzióval jutnak be a sejtbe. Az ásványi táplálék az autotróf és heterotróf sejtek velejárója.
Összefoglalva, meg vagyunk győződve arról, hogy a sejttáplálkozás jelentősége valóban nagy, hiszen ez a folyamat az autotróf szervezetekben szén-dioxidból építőanyagok (szénhidrátok, fehérjék és zsírok) képződéséhez vezet. A heterotróf sejtek az autotrófok létfontosságú tevékenysége eredményeként keletkező szerves anyagokkal táplálkoznak. A kapott energiát szaporodásra, növekedésre, mozgásra és egyéb életfolyamatokra használják fel.
