Клітка: харчування і будова. Значення харчування клітини. Приклади харчування клітини
Сучасними експериментальними дослідженнями встановлено, що клітина являє собою складну структурно-функціональну одиницю практично всіх живих організмів, за винятком вірусів, які є неклітинні формами життя. Цитологія вивчає будову, а також життєдіяльність клітини: дихання, харчування, розмноження, ріст. Ці процеси будуть розглянуті в даній роботі.
будова клітини
За допомогою світлового і електронного мікроскопа біологи встановили, що рослинні і тваринні клітини містять поверхневий апарат (надмембранний і подмембранние комплекси), цитоплазму і органели. У тварин клітин над мембраною розташований гликокаликс, що містить ферменти і забезпечує живлення клітини поза цитоплазми. У клітин рослин, прокаріот (бактерій і ціанобактерій), а також грибів над мембраною утворюється клітинна стінка, яка складається з целюлози, лігніну або муреина.
Ядро є обов`язковою органел еукаріот. У ньому знаходиться спадковий матеріал - ДНК, що має вид хромосом. Бактерії і ціанобактерії містять нуклеоїд, що виконує функції носія дезоксирибонуклеїнової кислоти. Всі вони виконують строго специфічні функції, які обумовлюють метаболічні клітинні процеси.
Відео: Життєдіяльність організмів. Харчування і травлення
Що ми розуміємо під поняттям «клітинне харчування»
Життєві прояви клітини є нічим іншим, як передачею енергії і перетворенням її з одного виду в інший (відповідно до першого закону термодинаміки). Енергія, яка перебуває в поживних речовинах в прихованому, т. Е. Зв`язаному стані, переходить в молекули АТФ. На питання про те, що таке харчування клітини в біології, існує відповідь, який враховує такі постулати:
- Клітка, будучи відкритою біосистемою, вимагає постійного припливу енергії із зовнішнього середовища.
- Органічні речовини, потрібні для живлення, клітина може отримати двома шляхами:
а) з міжклітинної середовища, у вигляді вже готових з`єднань;
б) самостійно синтезуючи білки, вуглеводи і жири з вуглекислого газу, аміаку і т.д.
Тому всі організми діляться на гетеротрофні і автотрофні, особливості обміну речовин яких вивчає біохімія.
Обмін речовин і енергії
Органічні речовини, що надходять в клітину, піддаються розщепленню, в результаті чого виділяється енергія у вигляді молекул АТФ або НАДФ-Н2. Вся сукупність реакцій асиміляції і дисиміляції - це метаболізм. Нижче ми розглянемо етапи енергетичного обміну, забезпечують харчування гетеротрофних клітин. Спочатку білки, вуглеводи і ліпіди розщеплюються до своїх мономерів: амінокислот, глюкози, гліцерину і жирних кислот. Потім, в ході безкисневого розщеплення, вони піддаються подальшому розпаду (анаеробне розщеплення).
Відео: Харчування клітини
Таким способом відбувається харчування внутрішньоклітинних паразитів: риккетсий, хламідій і патогенних бактерій, наприклад, клостридій. Одноклітинні гриби-дріжджі розщеплюють глюкозу до етилового спирту, молочнокислі бактерії - до молочної кислоти. Таким чином, гліколіз, спиртове, маслянокислое, молочнокисле бродіння - це приклади харчування клітини внаслідок анаеробного розщеплення у гетеротрофів.
Автотрофность і особливості процесів метаболізму
Для організмів, що живуть на Землі, головним джерелом енергії є Сонце. Завдяки їй забезпечують потреби мешканців нашої планети. Одні з них синтезують живильні речовини завдяки світлової енергії, їх називають фототрофів. Інші - за допомогою енергії окислювально-відновних реакцій, вони називаються хемотрофов. У одноклітинних водоростей харчування клітини, фото якого представлено нижче, здійснюється фотосинтетичний.
Зелені рослини містять хлорофіл, що входить до складу хлоропластів. Він грає роль антени, що уловлює кванти світла. У світловий і темновой фазах фотосинтезу відбуваються ферментативні реакції (цикл Кальвіна), результатом яких є утворення з вуглекислого газу всіх органічних речовин, які використовуються для харчування. Тому клітина, харчування якої відбувається внаслідок використання світлової енергії, називається автотрофной або фототрофні.
Одноклітинні організми, звані хемосинтетиками, для утворення органічних речовин використовують енергію, що вивільняється в результаті хімічних реакцій, наприклад, железобактерии окислюють з`єднання двовалентного заліза до тривалентного, а енергія, що виділилася йде на синтез молекул глюкози.
Відео: Харчування клітин нашого організму
Таким чином, організми фото-синтетики вловлюють світлову енергію і перетворюють її в енергію ковалентних зв`язків моно- і полісахаридів. Потім по ланках ланцюгів харчування енергія передається клітинам гетеротрофних організмів. Іншими словами, завдяки фотосинтезу існують всі структурні елементи біосфери. Можна сказати, що клітина, харчування якої відбувається автотрофним шляхом, «годує» не тільки себе, але і все, що живе на планеті Земля.
Як харчуються гетеротрофні організми
Клітка, харчування якої залежить від надходження в неї органічних речовин із зовнішнього середовища, називається гетеротрофною. Такі організми, як гриби, тварини, людина, а також паразитичні бактерії розщеплюють вуглеводи, білки і жири за допомогою травних ферментів.
Потім отримані мономери всмоктуються кліткою і використовуються нею для побудови своїх органел і життєдіяльності. Розчинені живильні речовини надходять в клітину шляхом піноцитозу, а тверді частинки їжі - фагоцитозу. Гетеротрофні організми можна розділити на сапротрофов і паразитів. Перші (наприклад, грунтові бактерії, гриби, деякі комахи) харчуються мертвою органікою, другі (хвороботворні бактерії, гельмінти, паразитичні гриби) - клітинами і тканинами живих організмів.
Міксотрофи, їх поширення в природі
Змішаний тип харчування в природі зустрічається досить рідко і являє собою форму пристосування (Идиоадаптаций) до різних факторів зовнішнього середовища. Головна умова міксотрофное - це наявність в клітці і органел, що містять хлорофіл для здійснення фотосинтезу, і системи ферментів, що розщеплюють готові поживні речовини, що надходять з навколишнього середовища. Наприклад, одноклітинні тварина евглена зелена містить в гіалоплазме хроматофори з хлорофілом.
Коли водойма, в якому мешкає Евглена, добре освітлений, вона харчується як рослина, т. Е. Автотрофно, шляхом фотосинтезу. В результаті чого з вуглекислого газу синтезується глюкоза, яку клітина і використовує як їжу. Вночі Евглена харчується гетеротрофно, розщеплюючи органічні речовини за допомогою ферментів, що знаходяться в травних вакуолях. Таким чином, міксотрофное харчування клітини вчені вважають доказом єдності походження рослин і тварин.
Зростання клітини і його взаємозв`язок з трофікою
Збільшення довжини, маси, об`єму як всього організму, так і окремих його органів і тканин, називають зростанням. Він неможливий без постійного надходження в клітини поживних речовин, службовців будівельним матеріалом. Щоб отримати відповідь на питання про те, як росте клітка, харчування якої відбувається автотрофно, потрібно уточнити, чи є вона самостійним організмом або ж входить як структурна одиниця до складу багатоклітинній особини. У першому випадку, зростання буде здійснюватися в період інтерфази клітинного циклу. У ньому інтенсивно відбуваються процеси пластичного обміну. Харчування гетеротрофних організмів коррелятивно пов`язано з наявністю їжі, що надходить із зовнішнього середовища. Зріст багатоклітинного організму відбувається внаслідок активізації біосинтезу в освітніх тканинах, а також переважання анаболічних реакцій над процесами катаболізму.
Відео: Віктор Тутельян Чим харчуються клітини нашого організму і що відбувається при неправильному харчуванні.
Роль кисню в харчуванні гетеротрофних клітин
Аеробні організми: деякі бактерії, гриби, тварини і людина використовують кисень для повного розщеплення поживних речовин, наприклад, глюкози, до вуглекислого газу і води (Цикл Кребса). Він відбувається в матриксі мітохондрій, що містять ферментативну систему Н + -АТФ-азу, яка синтезує молекули АТФ з АДФ. У прокаріотів, таких як аеробні бактерії і ціанобактерії, кисневий етап дисиміляції відбувається на плазматичній мембрані клітин.
Специфіка харчування гамет
У молекулярній біології і цитології харчування клітини коротко можна охарактеризувати як процес надходження в неї живильних речовин, їх розщеплення і синтез певної порції енергії у вигляді молекул АТФ. Трофіка гамет: яйцеклітин і сперматозоїдів, має деякі особливості, пов`язані з високою специфічністю їх функцій. Особливо це стосується жіночої статевої клітини, вимушеної накопичувати великий запас поживних речовин, в основному у вигляді жовтка.
Після запліднення вона буде використовувати їх для дроблення і утворення зародка. Сперматозоїди в процесі дозрівання (сперматогенезу) отримують органічні речовини з клітин Сертолі, розташованих в насінних канальцях. Таким чином, обидва типи гамет мають високий рівень обміну речовин, який можливий, завдяки активній клітинної трофіці.
Роль мінерального живлення
Процеси метаболізму неможливі без припливу катіонів та аніонів, що входять до складу мінеральних солей. Наприклад, для фотосинтезу необхідні іона магнію, для роботи ферментних систем мітохондрії - іони калію і кальцію, для збереження буферних властивостей гіалоплазми - наявність іонів натрію, а також аніонів карбонатної кислоти. Розчини мінеральних солей надходять в клітину шляхом піноцитозу або дифузії через клітинну мембрану. Мінеральне живлення притаманне як автотрофним, так і гетеротрофних клітин.
Підводячи підсумок, ми переконалися, що значення харчування клітини дійсно велике, так як цей процес призводить до утворення будівельного матеріалу (вуглеводів, білків і жирів) з вуглекислого газу у автотрофніорганізмів. Гетеротрофні клітини харчуються органічними речовинами, утвореними внаслідок життєдіяльності автотрофов. Отриману енергію вони використовують для розмноження, зростання, руху та інших процесів життєдіяльності.
