Napatunayan ng mga modernong eksperimentong pag-aaral na ang cell ay ang pinakakomplikadong estruktural at functional unit ng halos lahat ng buhay na organismo, maliban sa mga virus, na mga non-cellular na anyo ng buhay. Pinag-aaralan ng Cytology ang istraktura, pati na rin ang mahahalagang aktibidad ng cell: paghinga, nutrisyon, pagpaparami, paglaki. Ang mga prosesong ito ay isasaalang-alang sa papel na ito.
Struktura ng cell
Sa pamamagitan ng paggamit ng light at electron microscope, natukoy ng mga biologist na ang mga cell ng halaman at hayop ay naglalaman ng surface apparatus (supra-membrane at sub-membrane complexes), cytoplasm at organelles. Sa mga selula ng hayop, ang isang glycocalyx ay matatagpuan sa itaas ng lamad, na naglalaman ng mga enzyme at nagbibigay ng nutrisyon sa selula sa labas ng cytoplasm. Sa mga cell ng halaman, prokaryotes (bacteria at cyanobacteria), pati na rin ang fungi, isang cell wall ang nabuo sa itaas ng lamad, na binubuo ng cellulose, lignin o murein.
Ang nucleus ay isang mahalagang organellemga eukaryote. Naglalaman ito ng namamana na materyal - DNA, na mukhang mga chromosome. Ang bacteria at cyanobacteria ay naglalaman ng nucleoid na nagsisilbing carrier ng deoxyribonucleic acid. Lahat sila ay gumaganap ng mahigpit na partikular na mga function na tumutukoy sa mga metabolic cellular na proseso.
Ano ang ibig sabihin ng cellular nutrition
Ang mahahalagang pagpapakita ng isang cell ay walang iba kundi ang paglipat ng enerhiya at ang pagbabago nito mula sa isang anyo patungo sa isa pa (ayon sa unang batas ng thermodynamics). Ang enerhiya na matatagpuan sa mga nutrients sa isang nakatago, ibig sabihin, nakatali na estado, ay pumasa sa mga molekula ng ATP. Sa tanong kung ano ang nutrisyon ng cell sa biology, mayroong isang sagot na isinasaalang-alang ang mga sumusunod na postulates:
- Ang cell, bilang isang bukas na biosystem, ay nangangailangan ng patuloy na supply ng enerhiya mula sa panlabas na kapaligiran.
- Mga organikong sangkap na kailangan para sa nutrisyon, makukuha ng cell sa dalawang paraan:
a) mula sa intercellular medium, sa anyo ng mga ready-made na compound;
b) malayang nagsi-synthesize ng mga protina, carbohydrates at taba mula sa carbon dioxide, ammonia, atbp.
Samakatuwid, ang lahat ng mga organismo ay nahahati sa heterotrophic at autotrophic, ang metabolic features nito ay pinag-aaralan ng biochemistry.
Metabolismo at enerhiya
Ang mga organikong substance na pumapasok sa cell ay sumasailalim sa paghahati, bilang isang resulta kung saan ang enerhiya ay inilabas sa anyo ng ATP o NADP-H2 molecules. Ang buong hanay ng mga reaksyon ng asimilasyon at dissimilation ay metabolismo. Sa ibaba ay isasaalang-alang natin ang mga yugto ng metabolismo ng enerhiya na nagbibigay ng nutrisyon para sa mga heterotrophic na selula. Unang protina, carbohydrates at lipidsay pinaghiwa-hiwalay sa kanilang mga monomer: amino acids, glucose, glycerol at fatty acids. Pagkatapos, sa panahon ng pagtunaw na walang oxygen, dumaranas sila ng karagdagang pagkasira (anaerobic digestion).
Sa ganitong paraan, ang mga intracellular parasite ay pinapakain: rickettsia, chlamydia at pathogenic bacteria, gaya ng clostridium. Binabagsak ng unicellular yeast fungi ang glucose sa ethyl alcohol, ang lactic acid bacteria sa lactic acid. Kaya, ang glycolysis, alkohol, butyric, lactic acid fermentation ay mga halimbawa ng nutrisyon ng cell dahil sa anaerobic digestion sa mga heterotroph.
Autotrophy at mga feature ng metabolic process
Para sa mga organismong nabubuhay sa Earth, ang pangunahing pinagmumulan ng enerhiya ay ang Araw. Salamat sa kanya, natutugunan ang mga pangangailangan ng mga naninirahan sa ating planeta. Ang ilan sa kanila ay synthesize nutrients dahil sa liwanag na enerhiya, sila ay tinatawag na phototrophs. Iba pa - sa tulong ng enerhiya ng mga reaksyon ng redox, tinatawag silang chemotrophs. Sa unicellular algae, ang nutrisyon ng cell, ang larawan kung saan ay ipinakita sa ibaba, ay isinasagawa sa photosynthetically.
Ang mga berdeng halaman ay naglalaman ng chlorophyll, na bahagi ng mga chloroplast. Ito ay gumaganap ng papel ng isang antena na kumukuha ng light quanta. Sa liwanag at madilim na mga yugto ng photosynthesis, nangyayari ang mga reaksiyong enzymatic (ang siklo ng Calvin), na nagreresulta sa pagbuo ng lahat ng mga organikong sangkap na ginagamit para sa nutrisyon mula sa carbon dioxide. Samakatuwid, ang cell, na kung saan ay nourisheddahil sa paggamit ng light energy, ay tinatawag na autotrophic o phototrophic.
Single-celled organisms, na tinatawag na chemosynthetics, ay gumagamit ng enerhiya na inilabas bilang resulta ng mga kemikal na reaksyon upang bumuo ng mga organikong sangkap, halimbawa, ang iron bacteria ay nag-oxidize ng mga ferrous compound upang maging ferric iron, at ang inilabas na enerhiya ay napupunta sa synthesis ng glucose. mga molekula.
Kaya, ang mga photo-synthetic na organismo ay kumukuha ng liwanag na enerhiya at kino-convert ito sa enerhiya ng mga covalent bond ng mono- at polysaccharides. Pagkatapos, kasama ang mga link ng mga kadena ng pagkain, ang enerhiya ay inililipat sa mga selula ng mga heterotrophic na organismo. Sa madaling salita, salamat sa photosynthesis, umiiral ang lahat ng mga elemento ng istruktura ng biosphere. Masasabing ang isang cell, kung saan ang nutrisyon ay nangyayari sa isang autotrophic na paraan, "nagpapakain" hindi lamang sa sarili nito, kundi pati na rin sa lahat ng nabubuhay sa planetang Earth.
Paano kumakain ang mga heterotrophic na organismo
Ang isang cell na ang nutrisyon ay nakasalalay sa paggamit ng mga organikong sangkap mula sa panlabas na kapaligiran ay tinatawag na heterotrophic. Ang mga organismo gaya ng fungi, hayop, tao, at parasitic bacteria ay nagsisisira ng carbohydrates, protina, at taba gamit ang digestive enzymes.
Pagkatapos ang mga nagreresultang monomer ay hinihigop ng cell at ginagamit nito upang bumuo ng kanilang mga organelles at buhay. Ang mga dissolved nutrients ay pumapasok sa cell sa pamamagitan ng pinocytosis, habang ang solid food particle ay pumapasok sa cell sa pamamagitan ng phagocytosis. Ang mga heterotrophic na organismo ay maaaring nahahati sa mga saprotroph at parasito. Ang dating (halimbawa, bacteria sa lupa, fungi, ilang insekto) ay kumakain ng patay na organikong bagay, ang huli (pathogenic bacteria, helminths, parasitic fungi) ay kumakain sa mga cell at tissue ng mga buhay na organismo.
Mixotrophs, ang kanilang pamamahagi sa kalikasan
Ang pinaghalong uri ng nutrisyon sa kalikasan ay medyo bihira at isang anyo ng adaptasyon (idioadaptation) sa iba't ibang salik sa kapaligiran. Ang pangunahing kondisyon para sa mixotrophy ay ang presensya sa cell ng parehong organelles na naglalaman ng chlorophyll para sa photosynthesis, at isang sistema ng mga enzyme na sumisira sa mga handa na nutrients na nagmumula sa kapaligiran. Halimbawa, ang unicellular na hayop na Euglena green ay naglalaman ng mga chromatophores na may chlorophyll sa hyaloplasm.
Kapag ang reservoir kung saan nakatira si euglena ay mahusay na naiilawan, ito ay kumakain tulad ng isang halaman, i.e. autotrophically, sa pamamagitan ng photosynthesis. Bilang resulta, ang glucose ay na-synthesize mula sa carbon dioxide, na ginagamit ng cell bilang pagkain. Ang Euglena ay kumakain ng heterotrophically sa gabi, na sinisira ang mga organikong bagay sa tulong ng mga enzyme na matatagpuan sa mga digestive vacuoles. Kaya, itinuturing ng mga siyentipiko ang mixotrophic nutrition ng cell bilang patunay ng pagkakaisa ng pinagmulan ng mga halaman at hayop.
Paglago ng cell at ang kaugnayan nito sa trophism
Ang pagtaas sa haba, masa, dami ng parehong organismo at ang mga indibidwal na organo at tisyu nito ay tinatawag na paglaki. Imposible nang walang patuloy na supply ng nutrients sa mga cell, na nagsisilbing isang materyal na gusali. Upang makakuha ng sagot sa tanong kung paano lumalaki ang isang cell, ang nutrisyon kung saannangyayari autotrophically, ito ay kinakailangan upang linawin kung ito ay isang independiyenteng organismo o kung ito ay bahagi ng isang multicellular na indibidwal bilang isang istrukturang yunit. Sa unang kaso, ang paglago ay isasagawa sa panahon ng interphase ng cell cycle. Ang mga proseso ng plastic exchange ay masinsinang nagaganap dito. Ang nutrisyon ng mga heterotrophic na organismo ay nauugnay sa pagkakaroon ng pagkain na nagmumula sa panlabas na kapaligiran. Ang paglaki ng isang multicellular organism ay nangyayari dahil sa pag-activate ng biosynthesis sa mga tissue na pang-edukasyon, pati na rin ang pamamayani ng mga anabolic reaction sa mga proseso ng catabolism.
Ang papel ng oxygen sa nutrisyon ng mga heterotrophic cells
Mga aerobic na organismo: Ang ilang bacteria, fungi, hayop at tao ay gumagamit ng oxygen upang ganap na masira ang mga nutrients tulad ng glucose sa carbon dioxide at tubig (ang Krebs cycle). Ito ay nangyayari sa matrix ng mitochondria na naglalaman ng enzymatic system na H + -ATP-ase, na nag-synthesize ng mga molekula ng ATP mula sa ADP. Sa mga prokaryotic na organismo gaya ng aerobic bacteria at cyanobacteria, ang oxygen dissimilation step ay nangyayari sa plasma membrane ng mga cell.
Tiyak na nutrisyon ng mga gametes
Sa molecular biology at cytology, ang nutrisyon ng cell ay maaaring madaling ilarawan bilang proseso ng mga nutrients na pumapasok dito, ang kanilang paghahati at ang synthesis ng isang tiyak na bahagi ng enerhiya sa anyo ng mga molekula ng ATP. Ang trophism ng gametes: ang mga itlog at spermatozoa ay may ilang mga tampok na nauugnay sa mataas na pagtitiyak ng kanilang mga pag-andar. Ito ay totoo lalo na sa babaeng selula ng mikrobyo, na pinipilit na mag-ipon ng malaking suplay ng mga sustansya, pangunahin sa anyo ngyolk.
Pagkatapos ng fertilization, gagamitin niya ang mga ito para durugin at bumuo ng embryo. Ang spermatozoa sa proseso ng pagkahinog (spermatogenesis) ay tumatanggap ng mga organikong sangkap mula sa mga selula ng Sertoli na matatagpuan sa mga seminiferous tubules. Kaya, ang parehong uri ng gametes ay may mataas na antas ng metabolismo, na posible dahil sa aktibong cellular trophism.
Ang papel ng mineral na nutrisyon
Imposible ang mga metabolic na proseso nang walang pag-agos ng mga cation at anion na bahagi ng mga mineral s alt. Halimbawa, ang magnesium ions ay kinakailangan para sa photosynthesis, potassium at calcium ions ay kinakailangan para sa pagpapatakbo ng mitochondrial enzyme system, at ang pagkakaroon ng sodium ions, pati na rin ang carbonate anions, ay kinakailangan upang mapanatili ang buffer properties ng hyaloplasm. Ang mga solusyon ng mineral s alt ay pumapasok sa cell sa pamamagitan ng pinocytosis o diffusion sa pamamagitan ng cell membrane. Ang mineral na nutrisyon ay likas sa parehong autotrophic at heterotrophic na mga cell.
Sa kabuuan, kumbinsido kami na ang kahalagahan ng nutrisyon ng cell ay talagang mahusay, dahil ang prosesong ito ay humahantong sa pagbuo ng mga materyales sa gusali (carbohydrates, protina at taba) mula sa carbon dioxide sa mga autotrophic na organismo. Ang mga heterotrophic na selula ay kumakain sa mga organikong sangkap na nabuo bilang resulta ng mahahalagang aktibidad ng mga autotroph. Ginagamit nila ang natanggap na enerhiya para sa pagpaparami, paglaki, paggalaw at iba pang proseso ng buhay.
