Клетка: харчаванне і будова. Значэнне харчавання клеткі. Прыклады харчавання клеткі

Сучаснымі эксперыментальнымі даследаваннямі ўстаноўлена, што клетка ўяўляе сабой найскладаную структурна-функцыянальную адзінку практычна ўсіх жывых арганізмаў, за выключэннем вірусаў, якія з'яўляюцца неклеточными формамі жыцця. Цыталогія вывучае будову, а таксама жыццядзейнасць клеткі: дыханне, харчаванне, размнажэнне, рост. Гэтыя працэсы будуць разгледжаны ў дадзенай працы.

будынак клеткі

З дапамогай светлавога і электроннага мікраскопа біёлагі ўсталявалі, што раслінныя і жывёлы клеткі ўтрымліваюць павярхоўны апарат (надмембранные і подмембранные комплексы), цытаплазму і арганэл. У жывёл клетак над мембранай размешчаны гликокаликс, які змяшчае ферменты і які забяспечвае харчаванне клеткі па-за цытаплазмы. У клетак раслін, пракарыёт (бактэрый і цианобактерий), а таксама грыбоў над мембранай утвараецца клеткавая сценка, якая складаецца з цэлюлозы, лігніну або муреина.

Ядро з'яўляецца абавязковай арганэл эукарыёт.Асноўныя. У ім знаходзіцца спадчынны матэрыял - ДНК, які мае выгляд храмасом. Бактэрыі і цианобактерии ўтрымліваюць нуклеоід, які выконвае функцыі носьбіта дэзаксірыбануклеінавай кіслаты. Усе яны выконваюць строга спецыфічныя функцыі, якія абумаўляюць метабалічныя клеткавыя працэсы.

Што мы разумеем пад паняццем «клеткавае харчаванне»

Жыццёвыя праявы клеткі з'яўляюцца нічым іншым, як перадачай энергіі і ператварэннем яе з аднаго віду ў іншы (згодна з першым закону тэрмадынамікі). Энергія, якая знаходзіцца ў пажыўных рэчывах ў схаваным, т. Е. Звязаным стане, пераходзіць у малекулы АТФ. На пытанне аб тым, што такое харчаванне клеткі ў біялогіі, існуе адказ, які ўлічвае наступныя пастулаты:

1. Клетка, з'яўляючыся адкрытай биосистемой, патрабуе пастаяннага прытоку энергіі з навакольнага асяроддзя.
2. Арганічныя рэчывы, патрэбныя для харчавання, клетка можа атрымаць двума шляхамі:

а) з міжклеткавай асяроддзя, у выглядзе ўжо гатовых злучэнняў;

б) самастойна сінтэзуючы вавёркі, вугляводы і тлушчы з вуглякіслага газу, аміяку і г.д.

Таму ўсе арганізмы дзеляцца на гетеротрофные і аўтатрофныя, асаблівасці абмену рэчываў якіх вывучае біяхімія.

Абмен рэчываў і энергіі

Арганічныя рэчывы, якія паступаюць у клетку, падвяргаюцца расшчапленню, у выніку чаго вылучаецца энергія ў выглядзе малекул АТФ або НАДФ-Н2. Уся сукупнасць рэакцый асіміляцыі і дысіміляцыя - гэта метабалізм. Ніжэй мы разгледзім этапы энергетычнага абмену, якія забяспечваюць харчаванне гетеротрофных клетак. Спачатку вавёркі, вугляводы і ліпіды расшчапляюцца да сваіх мономеров: амінакіслот, глюкозы, гліцэрыны і тоўстых кіслот. Затым, у ходзе бескіслароднай расшчаплення, яны падвяргаюцца далейшаму распаду (анаэробнае расшчапленне).

Такім спосабам адбываецца харчаванне ўнутрыклеткавых паразітаў: Ріккетсіі, хламідій і патагенных бактэрый, напрыклад, клострідій. Аднаклетачныя грыбы-дрожджы расшчапляюць глюкозу да этылавага спірту, малочнакіслыя бактэрыі - да малочнай кіслаты. Такім чынам, гліколіз, спіртовае, маслянокислое, малочнакіслае закісанне - гэта прыклады харчавання клеткі з прычыны анаэробнай расшчаплення у гетеротрофов.

Аўтатрофныя і асаблівасці працэсаў метабалізму

Для арганізмаў, якія жывуць на Зямлі, галоўнай крыніцай энергіі з'яўляецца Сонца. Дзякуючы яму забяспечваюцца патрэбы насельнікаў нашай планеты. Адны з іх сінтэзуюць пажыўныя рэчывы дзякуючы светлавой энергіі, іх называюць фототрофами. Іншыя - з дапамогай энергіі акісляльна-аднаўленчых рэакцый, яны называюцца хемотрофами. У аднаклетачных водарасцей харчаванне клеткі, фота якога прадстаўлена ніжэй, ажыццяўляецца фотасінтэтычным.

Зялёныя расліны ўтрымліваюць хларафіл, які ўваходзіць у склад хларапластаў. Ён мае ролю антэны, ўлоўлівае кванты святла. У светлавой і темновой фазах фотасінтэзу адбываюцца ферментатыўныя рэакцыі (цыкл Кальвіна), вынікам якіх з'яўляецца адукацыя з вуглякіслага газу ўсіх арганічных рэчываў, якія выкарыстоўваюцца для харчавання. Таму клетка, харчаванне якой адбываецца з прычыны выкарыстання светлавой энергіі, называецца аўтатрофныя або фототрофной.

Аднаклетачныя арганізмы, званыя хемосинтетиками, для адукацыі арганічных рэчываў выкарыстоўваюць энергію, вызваленыя ў выніку хімічных рэакцый, напрыклад, жалезабактэрый акісляюць злучэння двухвалентнага жалеза да трохвалентнага, а якая вылучылася энергія ідзе на сінтэз малекул глюкозы.

Такім чынам, арганізмы фота-сінтэтыкі ўлоўліваюць светлавую энергію і ператвараюць яе ў энергію кавалентных сувязяў мона- і поліцукрыдаў. Затым па звёнам ланцугоў харчавання энергія перадаецца клеткам гетеротрофных арганізмаў. Іншымі словамі, дзякуючы фотасінтэзу існуюць усе структурныя элементы біясферы. Можна сказаць, што клетка, харчаванне якой адбываецца аўтатрофныя шляхам, «корміць» не толькі сябе, але і ўсе, якое жыве на планеце Зямля.

Як харчуюцца гетеротрофные арганізмы

Клетка, харчаванне якой залежыць ад паступлення ў яе арганічных рэчываў з навакольнага асяроддзя, называецца гетеротрофные. Такія арганізмы, як грыбы, жывёлы, чалавек, а таксама паразітычныя бактэрыі расшчапляюць вугляводы, бялкі і тлушчы з дапамогай стрававальных ферментаў.

Затым атрыманыя мономеры ўсмоктваюцца клеткай і выкарыстоўваюцца ёю для пабудовы сваіх арганэл і жыццядзейнасці. Раствораныя пажыўныя рэчывы паступаюць у клетку шляхам пиноцитоза, а цвёрдыя часціцы ежы - фагацытозу. Гетеротрофные арганізмы можна падзяліць на сапротрофов і паразітаў. Першыя (напрыклад, глебавыя бактэрыі, грыбы, некаторыя казуркі) сілкуюцца мёртвай арганікай, другія (хваробатворныя бактэрыі, гельмінты, паразітычныя грыбы) - клеткамі і тканінамі жывых арганізмаў.

Миксотрофы, іх распаўсюд у прыродзе

Змешаны тып харчавання ў прыродзе сустракаецца досыць рэдка і ўяўляе сабой форму прыстасаванні (идиоадаптацию) да розных фактараў знешняга асяроддзя. Галоўная ўмова миксотрофности - гэта наяўнасць у клетцы і арганэл, якія змяшчаюць хларафіл для ажыццяўлення фотасінтэзу, і сістэмы ферментаў, якія расшчапляюць гатовыя пажыўныя рэчывы, якія паступаюць з навакольнага асяроддзя. Напрыклад, аднаклетачных жывёла эвглена зялёная змяшчае ў гиалоплазме хроматофоров з хларафілам.

Калі вадаём, у якім жыве эвглена, добра асветлены, яна сілкуецца як расліна, т. Е. Аўтатрофныя, шляхам фотасінтэзу. У выніку чаго з вуглякіслага газу сінтэзуецца глюкоза, якую клетка і выкарыстоўвае як ежу. Ноччу эвглена сілкуецца гетеротрофные, расшчапляючы арганічныя рэчывы з дапамогай ферментаў, якія знаходзяцца ў стрававальных вакуолях. Такім чынам, миксотрофное харчаванне клеткі навукоўцы лічаць доказам адзінства паходжання раслін і жывёл.

Рост клеткі і яго ўзаемасувязь з трофіка

Павелічэнне даўжыні, масы, аб'ёму як усяго арганізма, так і асобных яго органаў і тканак, называюць ростам. Ён немагчымы без пастаяннага паступлення ў клеткі пажыўных рэчываў, служачых будаўнічым матэрыялам. Каб атрымаць адказ на пытанне пра тое, як расце клетка, харчаванне якой адбываецца аўтатрофныя, трэба ўдакладніць, ці з'яўляецца яна самастойным арганізмам ці ж ўваходзіць як структурная адзінка ў склад мнагаклетачных асобіны. У першым выпадку, рост будзе ажыццяўляцца ў перыяд Інтэрфаза клеткавага цыклу. У ім інтэнсіўна адбываюцца працэсы пластычнага абмену. Харчаванне гетеротрофных арганізмаў коррелятивно звязана з наяўнасцю ежы, якая паступае з навакольнага асяроддзя. Рост шматклеткавага арганізма адбываецца з прычыны актывізацыі біясінтэзу ў адукацыйных тканінах, а таксама перавагі анабалічных рэакцый над працэсамі катабалізму.

Ролю кіслароду ў харчаванні гетеротрофных клетак

Аэробныя арганізмы: некаторыя бактэрыі, грыбы, жывёлы і чалавек выкарыстоўваюць кісларод для поўнага расшчаплення пажыўных рэчываў, напрыклад, глюкозы, да вуглякіслага газу і вады (цыкл Кребса). Ён адбываецца ў матрікса мітахондрый, якія змяшчаюць ферментатыўную сістэму Н + -АТФ-азу, якая сінтэзуе малекулы АТФ з АДФ. У будовы пракарыятычнай арганізмаў, такіх як аэробныя бактэрыі і цианобактерии, кіслародны этап дысіміляцыя адбываецца на плазматычнай мембране клетак.

Спецыфіка харчавання гамет

У малекулярнай біялогіі і цыталогіі харчаванне клеткі коратка можна ахарактарызаваць як працэс паступлення ў яе пажыўных рэчываў, іх расшчапленне і сінтэз пэўнай порцыі энергіі ў выглядзе малекул АТФ. Трофіка гамет: яйкаклетак і народкаў, мае некаторыя асаблівасці, звязаныя з высокай спецыфічнасцю іх функцый. Асабліва гэта тычыцца жаночай палавой клеткі, вымушанай назапашваць вялікі запас пажыўных рэчываў, у асноўным у выглядзе жаўтка.

Пасля апладнення яна будзе выкарыстоўваць іх для драбнення і адукацыі зародка. Народкі ў працэсе паспявання (сперматогенеза) атрымліваюць арганічныя рэчывы з клетак Сертоли, размешчаных у насенных канальчыках. Такім чынам, абодва тыпу гамет маюць высокі ўзровень абмену рэчываў, які магчымы, дзякуючы актыўнай клеткавай трофіка.

Ролю мінеральнага харчавання

Працэсы метабалізму немагчымыя без прытоку катыёнаў і аніёнаў, якія ўваходзяць у склад мінеральных соляў. Напрыклад, для фотасінтэзу неабходныя іёна магнію, для працы ферментных сістэм мітахондрыі - іёны калія і кальцыя, для захавання буферных уласцівасцяў гиалоплазмы - наяўнасць іёнаў натрыю, а таксама аніёнаў карбонатной кіслаты. Растворы мінеральных соляў паступаюць у клетку шляхам пиноцитоза ці дыфузіі праз клеткавую мембрану. Мінеральнае харчаванне ўласціва як аўтатрофныя, так і гетеротрофные клеткам.

Падводзячы вынік, мы пераканаліся, што значэнне харчавання клеткі сапраўды вялікае, так як гэты працэс прыводзіць да адукацыі будаўнічага матэрыялу (вугляводаў, бялкоў і тлушчаў) з вуглякіслага газу ў аўтатрофныя арганізмаў. Гетеротрофные клеткі сілкуюцца арганічнымі рэчывамі, адукаванымі прычыны жыццядзейнасці Автотрофей. Атрыманую энергію яны выкарыстоўваюць для размнажэння, росту, руху і іншых працэсаў жыццядзейнасці.