Celica: hrana in stavba. Vrednost celične prehrane. Primeri celične prehrane

Sodobne eksperimentalne študije so pokazale, da je celica najbolj zapletena strukturna in funkcionalna enota skoraj vseh živih organizmov, z izjemo virusov, ki so ne-celične oblike življenja. Citologija proučuje strukturo in vitalno aktivnost celice: dihanje, prehrana, razmnoževanje, rast. Ti procesi bodo obravnavani v tem prispevku.

Struktura celice

Z uporabo svetlobnega in elektronskega mikroskopa so biologi ugotovili, da rastlinske in živalske celice vsebujejo površinske aparate (supramembrane in submembranske komplekse), citoplazme in organele. V živalskih celicah nad membrano se nahaja glikokalaks, ki vsebuje encime in zagotavlja celična prehrana zunaj citoplazme. Imam celice rastlin, prokarioti (bakterije in cianobakterije), kot tudi glivice, se nad membrano tvori celična stena, ki sestoji iz celuloze, lignina ali mureina.

Jedro je obvezna organelle eukarionov. V njej je dedni material - DNA, ki ima obliko kromosomov. Bakterije in cianobakterije vsebujejo nukleoid, ki deluje kot nosilec deoksiribonukleinske kisline. Vsi izvajajo strogo specifične funkcije, ki povzročajo metabolične celične procese.

Kaj mislimo z izrazom "celična prehrana"

Življenjske manifestacije celice niso nič več kot prenos energije in njena pretvorba iz ene vrste v drugo (v skladu s prvim zakonom termodinamike). Energija, ki je v hranilih v latentni, t.j. vezanem stanju, prehaja v ATP molekule. Na vprašanje, kakšna je celična prehrana v biologiji, je odgovor, ki upošteva naslednje postavke:

1. Celica, ki je odprti biosistem, zahteva stalni dotok energije iz zunanjega okolja.
2. Organske snovi, potrebne za prehrano, lahko celica dobi dva načina:

a) iz medceličnega okolja, v obliki pripravljenih spojin;

b) neodvisno sintezo beljakovin, ogljikovih hidratov in maščob iz ogljikovega dioksida, amoniaka itd.

Zato so vsi organizmi razdeljeni na heterotrofne in avtotrofne, katere metabolizem preučuje biokemija.

Presnova in energija

Organske snovi, ki vstopajo v celico, se cepijo, kar povzroči energijo, ki se sprošča kot molekule ATP ali NADP-H2. Celoten nabor reakcij asimilacije in disimilacije je metabolizem. Spodaj bomo preučili korake izmenjava energije, zagotavljanje prehranskih heterotrofnih celic. Prvič, proteini, ogljikovi hidrati in lipidi delijo na svoje monome: aminokisline, glukozo, glicerin in maščobne kisline. Nato se med anoksičnim cepitvijo podvržejo nadaljnji razgradnji (anaerobni prebavi).

Na ta način se pojavlja prehrana znotrajceličnih parazitov: rickettsia, klamidija in patogene bakterije, npr. Klostridija. Eničelni gobčki kvasovk razgradijo glukozo v etanol, mlečnokislinske bakterije - v mlečno kislino. Tako so glikoliza, alkohol, oljna kislina, mlečna fermentacija primeri prehranjevanja celic zaradi anaerobne cepitve v heterotrofih.

Avtotrofija in značilnosti presnovnih procesov

Za organizme, ki živijo na Zemlji, je glavni vir energije sonce. Zahvaljujoč njemu so zagotovljene potrebe prebivalcev našega planeta. Nekateri sintetizirajo hranila zaradi lahke energije, se imenujejo fototrofi. Drugi - s pomočjo energije oksidacijsko-redukcijskih reakcij, se imenujejo hemotrofi. Imam enocelične alge hranjenje celice, katere fotografija je predstavljena spodaj, se izvaja fotosintehično.

Zelene rastline vsebujejo klorofil, ki je del kloroplastov. Igra vlogo antene, ki ujame kvanto svetlobe. V svetlih in temnih fazah fotosinteze pride do encimskih reakcij (Calvinov cikel), zaradi česar nastaja karbonska kislina iz vseh organskih snovi, ki se uporabljajo za prehrano. Zato se celica, ki jo poganja uporaba svetlobne energije, imenuje avtotrofna ali fototrofna.

EnoceliĖarjev imenovane hemosintetikami, za tvorbo organskih snovi z uporabo energije s kemičnimi reakcijami sprosti, npr spojine železa bakterije oksidirajo dvovalentnega železa v trivalentno in sprosti energija gre za sintezo molekul glukoze.

Tako foto-sintetični organizmi zajemajo svetlobno energijo in jo pretvorijo v energijo kovalentnih vezi mono- in polisaharidov. Nato se preko povezav dobavnih verig energija prenese v celice heterotrofnih organizmov. Z drugimi besedami, zaradi fotosinteze obstajajo vsi strukturni elementi biosfere. Lahko rečemo, da celica, ki se samodejno hrani, hrani ne samo sebe, temveč vse, kar živi na planetu Zemlja.

Kako se hranijo heterotrofni organizmi?

Celica, katere hrana je odvisna od vnosa organskih snovi iz zunanjega okolja, se imenuje heterotrofna. Taki organizmi, kot so glive, živali, ljudje, pa tudi parazitske bakterije, razgrajujejo ogljikove hidrate, beljakovine in maščobe s pomočjo prebavnih encimov.

Potem nastane monomere absorbira celica in jo uporablja za gradnjo organelov in vitalnih funkcij. Raztopljene hranilne snovi vstopijo v celico s pinocitozo in trden delci hrane - fagocitoza. Heterotropne organizme je mogoče razdeliti na saprotrofe in parazite. Prvi (npr tal bakterije, glive, nekatere žuželke) hranijo na mrtve organske snovi, in slednji (bakterije, črvi, parazitske glive) - celice in tkiva živih organizmov.

Miksotrofy, njihovo širjenje v naravi

Mešana vrsta hrane v naravi je dovolj redka in je oblika prilagajanja (idioadaptacije) različnim dejavnikom okolja. Glavni pogoj mixotrofije je prisotnost celic in organelov, ki vsebujejo klorofil za fotosintezo, in sistem encimov, ki razgrajujejo končne hranilne snovi, ki prihajajo iz okolja. Na primer, enocelična žival euglena zelena Klorofil s klorofilom v hialoplazmi.

Ko rezervoar, v katerem živi euglena, je dobro osvetljen, je po svoji naravi jedo, npr. Avtotrofično, s fotosintezo. Posledično se glukoza sintetizira iz ogljikovega dioksida, ki ga celica uporablja kot hrano. Ponoči, euglena hrani heterotrofno, razkroja organske snovi z encimi v prebavnih vakuulih. Tako znanstveniki menijo, da je mešanica prehrane celice kot dokaz o enotnosti izvora rastlin in živali.

Rast celice in njegov odnos s trofizmom

Povečanje dolžine, mase, volumna celotnega organizma in njenih posameznih organov in tkiv se imenuje rast. Brez stalnega dovajanja hranil v celice, ki služijo kot gradbeni material, je nemogoče. Da bi odgovorili na vprašanje, kako se celica raste, katere prehrana se zgodi avtotrofično, je treba razjasniti, ali gre za samostojni organizem ali kot strukturno enoto v večceličnem organizmu. V prvem primeru se bo rast med interfaznim obdobjem celičnega cikla pojavila. V njej se intenzivno pojavljajo procesi izmenjave plastike. Prehrana heterotrofnih organizmov je povezana s prisotnostjo hrane, ki prihaja iz zunanjega okolja. Višina večcelični organizem se pojavijo zaradi aktiviranja biosinteze v izobraževalnih tkivih, pa tudi prevladujočih anaboličnih reakcij v procesih katabolizma.

Vloga kisika v prehrani heterotrofnih celic

Aerobni organizmi: nekateri bakterije, glive, živali in ljudje uporabljajo kisik, da popolnoma razgradijo hranila, kot so glukoza, ogljikov dioksid in voda (cikel Krebs). Pojavlja se v mitohondrijskem matriksu, ki vsebuje encimski sistem H + -ATP-ase, ki sintetizira ATP molekule iz ADP. Pri prokariotskih organizmih, kot so aerobne bakterije in cianobakterije, se na plazemski membrani celic pojavi kisikova stopnja raztapljanja.

Specifičnost prehranske gamete

V molekularni biologiji in citologija celične energije se lahko na kratko opišemo kot rezultat postopka njej hranila, njihovo sintezo in cepitev določene količine energije v obliki ATP molekul. Trofične gamete: jajčeca in spermatozo, ima nekaj posebnosti, povezanih z visoko specifičnostjo njihovih funkcij. To še posebej velja za žensko spolno celico, ki je prisiljena kopičiti veliko količino hranil, predvsem v obliki rumenjaka.

Po oploditvi jih bo uporabila za zdrobitev in oblikovanje zarodka. Spermatozo v procesu zorenja (spermatogeneza) prejmejo organske snovi iz Sertolijeve celice, ki se nahajajo v seminastih tubulah. Tako ima obe vrsti gametov visoko stopnjo presnove, kar je mogoče zahvaljujoč aktivnemu celičnemu trofizmu.

Vloga mineralne prehrane

Proces presnove ni možen brez dotokov kationov in anionov, ki tvorijo mineralne soli. Na primer, potrebno za fotosintezo magnezijev ion, pri encimski sistemi mitohondrije - kalijevih ionov in kalcijem, da se ohrani pufersko sposobnostjo hyaloplasm - prisotnost natrijevih ionov ter karbonata anione kisline. Raztopine mineralnih soli vstopijo v celico s pinocitozo ali difuzijo skozi celično membrano. Mineralna prehrana je neločljivo povezana z avtotrofičnimi in heterotrofnimi celicami.

Če povzamemo, smo videli, da je vrednost moči celic res super, saj ta proces vodi v nastanek gradbenega materiala (ogljikovih hidratov, maščob in beljakovin), ogljikovega dioksida v avtotrofne organizme. Heterotrofne celice se hranijo na organskih snoveh, nastalih kot posledica vitalne aktivnosti avtotrofov. Uporabljajo prejeto energijo za reprodukcijo, rast, gibanje in druge procese vitalne aktivnosti.