Celulă: alimente și clădiri. Valoarea nutriției celulare. Exemple de nutriție celulară

Studiile experimentale moderne au stabilit că o celulă este cea mai complexă unitate structurală și funcțională a practic tuturor organismelor vii, cu excepția virușilor care sunt forme non-celulare de viață. Citologia studiază structura, precum și activitatea vitală a celulei: respirație, nutriție, reproducere, creștere. Aceste procese vor fi luate în considerare în această lucrare.

Structura celulei

Folosind un microscop cu lumină și electroni, biologii au stabilit că celulele vegetale și animale conțin un aparat de suprafață (complexe supramembrane și sub-membrane), citoplasma și organele. În celulele animale de deasupra membranei se află glicocalicul, conținând enzime și care furnizează celulele nutritive în afara citoplasmei. în celule de plante, prokariote (bacterii și cianobacterii), precum și fungi, se formează un perete celular deasupra membranei, care constă din celuloză, lignină sau mureină.

Nucleul este o organelle obligatorie a eucariotelor. În el există un material ereditar - ADN, având forma de cromozomi. Bacteriile și cianobacteriile conțin un nucleoid care acționează ca un purtător al acidului deoxiribonucleic. Toate acestea îndeplinesc funcții strict specifice care provoacă procese metabolice celulare.

Ce înțelegem prin termenul "nutriție celulară"

Explicațiile de viață ale unei celule nu sunt altceva decât transferul de energie și transformarea acesteia de la o specie la alta (conform primei legi a termodinamicii). Energia, care este în nutrienți într-o stare latentă, adică legată, trece în molecule ATP. În ceea ce privește problema nutriției celulare în biologie, există un răspuns care ia în considerare următoarele postulate:

1. Celula, fiind un biosistem deschis, necesită un flux constant de energie din mediul extern.
2. Substanțele organice necesare pentru nutriție, celula poate obține două moduri:

a) din mediul intercelular, sub formă de compuși gata preparați;

b) sintetizarea independentă a proteinelor, a carbohidraților și a grăsimilor din dioxid de carbon, amoniac etc.

Prin urmare, toate organismele sunt împărțite în heterotrofe și autotrofice, metabolismul cărora este studiat prin biochimie.

Metabolism și energie

Substanțele organice care intră în celulă sunt scindate, rezultând în energie eliberată ca molecule ATP sau NADP-H2. Întregul set de reacții de asimilare și disimilare este metabolismul. Mai jos vom lua în considerare pașii schimbul de energie, furnizând celule nutritive heterotrofice. În primul rând, proteinele, carbohidrații și lipidele se împart în monomeri: aminoacizi, glucoză, glicerină și acizi grași. Apoi, în timpul scindării anoxice, ele suferă o descompunere ulterioară (digestie anaerobă).

În acest fel, apare nutriția paraziților intracelulari: rickettsia, chlamydia și bacteriile patogene, de exemplu, clostridia. Un ciupercă de drojdie unicelulară descompune glucoza în etanol, bacteriile lactice - la acidul lactic. Astfel, glicoliza, alcoolul, acidul oleaginos, fermentația lactică sunt exemple de nutriție celulară datorită scindării anaerobe în heterotrofe.

Autotrofia și caracteristicile proceselor metabolice

Pentru organismele care trăiesc pe Pământ, principala sursă de energie este Soarele. Datorită lui, nevoile locuitorilor planetei noastre sunt oferite. Unii dintre ei sintetizează substanțele nutritive din cauza energiei luminoase, se numesc fototrofe. Alții - cu ajutorul energiei reacțiilor de reducere a oxidării, se numesc hemotrophs. în alge unicelulare nutriția celulei, a cărei fotografie este prezentată mai jos, este realizată fotosintetic.

Plantele verzi conțin clorofilă, care face parte din cloroplastele. Acesta joacă rolul unei antene care captează cuantele de lumină. În fazele ușoare și întunecate ale fotosintezei, apar reacții enzimatice (ciclul Calvin), rezultatul căruia este formarea acidului carbonic din toate substanțele organice utilizate pentru nutriție. Prin urmare, celula, care este alimentată prin utilizarea energiei luminoase, se numește autotrofică sau fototrofică.

organisme unicelulare numite hemosintetikami, pentru formarea substanțelor organice folosind energia eliberată prin reacții chimice, de exemplu, compuși de fier bacterii oxida fier feros la feric, iar energia eliberată se duce la sinteza moleculelor de glucoză.

Astfel, organismele fotosintetice captează energia luminii și o convertesc în energia legăturilor covalente ale mono- și polizaharidelor. Apoi, prin legăturile lanțurilor de aprovizionare, energia este transferată în celulele organismelor heterotrofice. Cu alte cuvinte, datorită fotosintezei, există toate elementele structurale ale biosferei. Se poate spune că o celulă care se hrănește autotrofic se hrănește nu numai pe sine, ci și pe tot ce locuiește pe planeta Pământ.

Cum se hrănesc organismele heterotrofice?

O celulă, a cărei hrană depinde de aportul de substanțe organice din mediul extern, se numește heterotrofic. Organisme, cum ar fi ciuperci, animale, oameni și bacterii parazite descompun hidrati de carbon, proteine ​​și grăsimi, cu ajutorul enzimelor digestive.

Apoi monomerii care rezultă sunt absorbiți de celulă și folosiți de el pentru a-și construi organele și funcțiile vitale. Nutrienții dizolvați intră în celulă prin pinocitoză și particule solide de alimente - fagocitoză. Organismele heterotrofice pot fi împărțite în saprotrofe și paraziți. Primele (de exemplu, bacteriile din sol, ciupercile, unele insecte) se hrănesc cu organice moarte, acestea din urmă (bacterii patogene, helminte, ciuperci parazitare) - celule și țesuturi ale organismelor vii.

Miksotrofy, răspândirea lor în natură

Tipul mixt de hrană în natură este destul de rar și este o formă de adaptare (idioadaptare) la diferiți factori ai mediului. Condiția principală mixotrophic - este prezența în celule și organite care conțin clorofilă pentru sistemele de fotosinteză și enzime care descompun nutrienții gata provenind din mediul înconjurător. De exemplu, un animal cu o singură celulă euglena verde Clorofila cu clorofila în hialoplasmă.

Când rezervorul, în care Euglena dwell, bine luminat, se hrănește cu planta, adică. E. Autotrophically de fotosinteză. Ca rezultat, glucoza este sintetizata din dioxidul de carbon, pe care celula o foloseste ca aliment. Euglena noapte alimentat scindeze heterotrophically substanțe organice de enzime localizate în vacuole digestive. Astfel, celulele de putere mixotrophic, oamenii de stiinta cred ca dovada unității de origine a plantelor și animalelor.

Creșterea celulei și relația ei cu trofismul

Creșterea în lungime, masă, volum a întregului organism și a organelor și țesuturilor sale individuale se numește creștere. Este imposibil fără furnizarea constantă de nutrienți celulelor care servesc drept material de construcție. Pentru a obține răspunsul la întrebarea cum să crească celule care apare nutriție autotrofe, este necesar să se clarifice dacă este un organism independent sau o parte a unei unități structurale a individului multicelulare. În primul caz, creșterea va avea loc în timpul perioadei interfazate a ciclului celular. Procesele de schimb de plastic sunt în mod intens în ea. Nutriția organismelor heterotrofice este corelată cu prezența alimentelor provenind din mediul extern. creștere organismul multiceluros apare datorită activării biosintezei în țesuturile educaționale, precum și predominării reacțiilor anabolice asupra proceselor de catabolism.

Rolul oxigenului în nutriția celulelor heterotrofice

organismelor aerobe: unele bacterii, ciuperci, animale și oameni utilizează oxigen pentru digestia completă de nutrienți, cum ar fi glucoza la dioxid de carbon și apă (ciclul Krebs). Aceasta are loc în matricea mitocondrială care conține sistemul enzimatic H + -ATP-aza, care sintetizează o moleculă de ATP din ADP. În organisme procariote, cum ar fi bacteriile aerobe si cianobacterii, etapa disimilație oxigenului are loc la membrana plasmatică a celulelor.

Specificitatea hrănirii gameților

In biologie moleculara si puterea celulei citologie poate fi descrisă pe scurt ca procesul are loc nutrienți în acesta, sinteza și clivajul anumitor cantități de energie sub formă de molecule ATP lor. Gametele trofice: ovulele și spermatozoizii, au anumite particularități asociate cu specificul ridicat al funcțiilor lor. Acest lucru este valabil mai ales pentru celula de sex feminin, care este forțată să acumuleze o cantitate mare de substanțe nutritive, în principal sub formă de gălbenuș.

După fertilizare, ea le va folosi pentru a zdrobi și a forma embrionul. Spermatozoizii în procesul de maturare (spermatogeneză) primesc substanțe organice de la Celulele Sertoli, localizat în tubul seminifer. Astfel, ambele tipuri de gameți au un nivel ridicat de metabolism, ceea ce este posibil datorită trofismului celular activ.

Rolul nutriției minerale

Procesele de metabolizare sunt imposibile fără afluxul de cationi și anioni care alcătuiesc sărurile minerale. De exemplu, este necesar pentru ioni fotosinteză magneziu, pentru sisteme enzimatice mitocondrii - ionii de potasiu și calciu, pentru a menține capacitatea de tamponare hyaloplasm - prezența ionilor de sodiu precum și acidul anioni carbonat. Soluțiile de săruri minerale intră în celulă prin pinocitoză sau difuzie prin membrana celulară. Nutriția minerală este inerentă atât în ​​celulele autotrofice cât și în cele heterotrofice.

Pentru a rezuma, am văzut că valoarea celulelor de putere foarte mare, deoarece acest proces duce la formarea unui material de construcție (carbohidrați, grăsimi și proteine) de dioxid de carbon in organisme autotrofe. Celulele heterotrofice se hrănesc cu substanțe organice formate ca urmare a activității vitale a autotrofelor. Ei folosesc energia primită pentru reproducere, creștere, mișcare și alte procese ale activității vitale.