Заманбап эксперименталдык изилдөөлөр клетканын клеткалык эмес тиричилик формалары болуп саналган вирустарды кошпогондо, дээрлик бардык тирүү организмдердин эң татаал структуралык жана функциялык бирдиги экендигин аныктады. Цитология клетканын түзүлүшүн, ошондой эле тиричилик активдүүлүгүн: дем алуусун, тамактанышын, көбөйүшүн, өсүшүн изилдейт. Бул процесстер бул документте каралат.
Клетка структурасы
Жарык жана электрондук микроскопту колдонуу менен биологдор өсүмдүк жана жаныбарлардын клеткаларында үстүнкү аппарат (мембраналык жана субмембраналык комплекстер), цитоплазма жана органеллдер бар экенин аныкташты. Жаныбарлардын клеткаларында гликокаликс мембрананын үстүндө жайгашкан, анда ферменттер бар жана цитоплазмадан тышкары клетканы азыктандырат. Өсүмдүк клеткаларында, прокариоттордо (бактериялар жана цианобактериялар), ошондой эле козу карындарда целлюлозадан, лигнинден же муреинден турган мембрананын үстүндө клетка дубалы пайда болот.
Ядро - маанилүү органеллэукариоттор. Анын курамында тукум куума материал – ДНК бар, ал хромосомага окшош. Бактериялар жана цианобактериялар дезоксирибонуклеиндик кислотанын алып жүрүүчүсү болгон нуклеоидди камтыйт. Алардын баары клеткадагы зат алмашуу процесстерин аныктоочу өзгөчө функцияларды аткарышат.
Клеткалык тамактануу деп эмнени айтабыз
Клетканын тиричилик көрүнүштөрү – бул энергиянын өтүшү жана анын бир түрдөн экинчи түргө айланышы (термодинамиканын биринчи мыйзамы боюнча). Жашыруун, б.а. байланган абалда аш болумдуу заттарда табылган энергия АТФ молекулаларына өтөт. Биологияда клетканын тамактануусу деген эмне деген суроого төмөнкү постулаттар эске алынган жооп бар:
- Клетка ачык биосистема болгондуктан тышкы чөйрөдөн дайыма энергия менен камсыз болушун талап кылат.
- Тамактануу үчүн керектүү органикалык заттарды клетка эки жол менен алат:
a) клетка аралык чөйрөдөн, даяр кошулмалар түрүндө;
b) көмүр кычкыл газынан, аммиактан жана башкалардан белокторду, углеводдорду жана майларды өз алдынча синтездөө.
Ошондуктан бардык организмдер гетеротрофтуу жана автотрофтуу болуп бөлүнөт, алардын зат алмашуу өзгөчөлүктөрүн биохимия изилдейт.
Зат алмашуу жана энергия
Клеткага кирген органикалык заттар бөлүнүүгө учурайт, анын натыйжасында энергия АТФ же НАДФ-Н2 молекулалары түрүндө бөлүнүп чыгат. Ассимиляция жана диссимиляция реакцияларынын бүтүндөй жыйындысы зат алмашуу болуп саналат. Төмөндө гетеротрофтуу клеткалардын азыктануусун камсыз кылган энергия алмашуунун этаптарын карап чыгабыз. Биринчи белоктор, углеводдор жана липиддералардын мономерлерине бөлүнөт: аминокислоталар, глюкоза, глицерин жана май кислоталары. Андан кийин кычкылтексиз сиңирүү учурунда алар андан ары бузулат (анаэробдук сиңирүү).
Мындай жол менен клетка ичиндеги мителер: риккетсия, хламидиоз жана клостридиум сыяктуу патогендик бактериялар менен азыктанышат. Бир клеткалуу ачыткы козу карындары глюкозаны этил спиртине, сүт кислотасы бактерияларын сүт кислотасына чейин ыдырат. Ошентип, гликолиз, спирт, бутирик, сүт кислотасы ачытуу гетеротрофтордо анаэробдук сиңирүүнүн натыйжасында клетканын азыктануусуна мисал болот.
Автотрофиясы жана метаболизм процесстеринин өзгөчөлүктөрү
Жер бетинде жашаган организмдер үчүн энергиянын негизги булагы – Күн. Анын аркасында биздин планетанын тургундарынын керектөөлөрү канааттандырылат. Алардын айрымдары жарык энергиясынын эсебинен азык синтездешет, алар фототрофтор деп аталат. Башкалары – редокстук реакциялардын энергиясынын жардамы менен химотрофтор деп аталат. Төмөндө сүрөтү берилген бир клеткалуу балырларда клетканын азыктанышы фотосинтетикалык жол менен ишке ашат.
Жашыл өсүмдүктөрдүн курамында хлоропласттардын бир бөлүгү болгон хлорофилл бар. Ал жарык кванттарын кармап турган антеннанын ролун аткарат. Фотосинтездин жарык жана караңгы фазаларында ферменттик реакциялар жүрөт (Кальвин цикли), анын натыйжасында көмүр кычкыл газынан тамактануу үчүн колдонулган бардык органикалык заттар пайда болот. Демек, азыктанган клеткажарык энергиясын колдонуудан улам автотрофтук же фототрофтуу деп аталат.
Хемосинтетика деп аталган бир клеткалуу организмдер химиялык реакциялардын натыйжасында бөлүнүп чыккан энергияны органикалык заттарды пайда кылуу үчүн колдонушат, мисалы, темир бактериялары темир кошулмаларын темирге чейин кычкылдандырат, ал эми бөлүнүп чыккан энергия глюкозанын синтезине кетет. молекулалар.
Ошентип, фотосинтетикалык организмдер жарык энергиясын кармап, аны моно- жана полисахариддердин коваленттик байланыштарынын энергиясына айландырышат. Андан кийин тамак-аш чынжырларынын звенолору боюнча энергия гетеротрофтуу организмдердин клеткаларына өтөт. Башкача айтканда, фотосинтез урматында биосферанын бүт структуралык элементтери бар. Азыктануусу автотрофтук жол менен ишке ашкан клетка өзүн эле эмес, Жер планетасында жашаган нерселердин баарын «тамактандырат» деп айтууга болот.
Гетеротрофтуу организмдер кантип тамактанышат
Азыктануусу тышкы чөйрөдөн органикалык заттарды кабыл алууга көз каранды болгон клетка гетеротрофтуу деп аталат. Козу карындар, жаныбарлар, адамдар жана мите бактериялар сыяктуу организмдер тамак сиңирүү ферменттеринин жардамы менен углеводдорду, белокторду жана майларды ажыратышат.
Андан кийин пайда болгон мономерлер клетка тарабынан сиңилет жана ал тарабынан органеллдерин жана жашоосун куруу үчүн колдонулат. Эриген азыктар клеткага пиноцитоз, ал эми катуу тамак бөлүкчөлөрү фагоцитоз жолу менен клеткага кирет. Гетеротрофтуу организмдерди сапротрофтор жана мителер деп бөлүүгө болот. Биринчилери (мисалы, топурак бактериялары, козу карындар, кээ бир курт-кумурскалар) өлүк органикалык заттар менен, экинчилери (патогендик бактериялар, гельминттер, мите козу карындар) тирүү организмдердин клеткалары жана ткандары менен азыктанышат.
Миксотрофтар, алардын жаратылышта таралышы
Тамактануунун аралаш түрү жаратылышта өтө сейрек кездешет жана айлана-чөйрөнүн ар кандай факторлоруна адаптациялоонун (идиоадаптация) бир түрү болуп саналат. Миксотрофиянын негизги шарты – клеткада фотосинтез үчүн хлорофиллди камтыган эки органеллдин жана чөйрөдөн келген даяр азыктарды ыдыратуучу ферменттер системасынын болушу. Мисалы, бир клеткалуу жаныбар Euglena green гиалоплазмасында хлорофилл менен хроматофорлорду камтыйт.
Эвглена жашаган суу сактагыч жакшы жарыктандырылса, фотосинтез аркылуу өсүмдүк сыяктуу, б.а. автотрофиялык жол менен азыктанат. Натыйжада, глюкоза көмүр кычкыл газынан синтезделип, клетка тамак катары колдонот. Евглена тамак сиңирүү вакуольдеринде жайгашкан ферменттердин жардамы менен органикалык заттарды ыдыратып, түнкүсүн гетеротрофтуу азыктанат. Ошентип, окумуштуулар клетканын миксотрофтуу азыктанышын өсүмдүктөр менен жаныбарлардын келип чыгышынын бирдиктүүлүгүнүн далили деп эсептешет.
Клетканын өсүшү жана анын трофизм менен байланышы
Бүткүл организмдин да, анын айрым органдары менен ткандарынын да узундугунун, массасынын, көлөмүнүн өсүшү өсүү деп аталат. Курулуш материалы катары кызмат кылган клеткаларды азыктандыруучу заттар менен үзгүлтүксүз камсыз кылуусуз мүмкүн эмес. Клетка кантип өсөт, кандай азыктанат деген суроого жооп алуу үчүнавтотрофтуу жол менен кездешет, ал өз алдынча организмби же структуралык бирдик катары көп клеткалуу индивиддин курамына кирерин тактоо зарыл. Биринчи учурда, өсүү клетка циклинин интерфазасында ишке ашат. Анда пластикалык алмашуу процесстери интенсивдүү жүрөт. Гетеротрофтуу организмдердин тамактануусу тышкы чөйрөдөн келген тамак-аштын болушу менен байланыштуу. Көп клеткалуу организмдин өсүшү билим берүүчү ткандарда биосинтездин активдешүүсүнөн, ошондой эле катаболизм процесстеринен анаболикалык реакциялардын басымдуу болушунан улам болот.
Гетеротрофтуу клеткалардын тамактануусундагы кычкылтектин ролу
Аэробдук организмдер: Кээ бир бактериялар, козу карындар, жаныбарлар жана адамдар глюкоза сыяктуу азыктарды көмүр кычкыл газына жана сууга (Кребс цикли) толугу менен ажыратуу үчүн кычкылтекти колдонушат. Ал АДФтен АТФ молекулаларын синтездөөчү Н + -АТФ-аза ферменттик системасын камтыган митохондриялардын матрицасында пайда болот. Аэробдук бактериялар жана цианобактериялар сыяктуу прокариоттук организмдерде кычкылтектин диссимиляция баскычы клеткалардын плазмалык мембранасында болот.
Гаметалардын өзгөчө тамактануусу
Молекулярдык биологияда жана цитологияда клетканын азыктануусун кыскача ага азыктандыруучу заттардын кирүү процесси, алардын бөлүнүшү жана АТФ молекулалары түрүндөгү энергиянын белгилүү бир бөлүгүнүн синтези катары сүрөттөсө болот. Гаметалардын: жумурткалардын жана сперматозоиддердин трофизми алардын функцияларынын жогорку өзгөчөлүгү менен байланышкан кээ бир өзгөчөлүктөргө ээ. Бул, айрыкча, ургаачы жыныстык клеткага тиешелүү, ал азык заттардын көп запасын топтоого аргасыз болот, негизиненсары.
Уруктангандан кийин ал аларды майдалап, эмбрионду пайда кылуу үчүн колдонот. Сперматозоиддер жетилүү (сперматогенез) процессинде урук түтүкчөлөрүндө жайгашкан сертоли клеткаларынан органикалык заттарды алышат. Ошентип, гаметалардын эки түрү тең метаболизмдин жогорку деңгээлине ээ, бул активдүү клеткалык трофизмдин аркасында мүмкүн.
Минералдык тамактануунун ролу
Метаболизм процесстери минералдык туздардын курамына кирген катиондор менен аниондорсуз мүмкүн эмес. Мисалы, магний иондору фотосинтез үчүн, калий жана кальций иондору митохондриялык ферменттик системалардын иштеши үчүн, ал эми натрий иондорунун, ошондой эле карбонат аниондорунун болушу гиалоплазманын буфердик касиеттерин сактоо үчүн зарыл. Минералдык туздардын эритмелери клеткага пиноцитоз же клетка мембранасы аркылуу диффузия жолу менен кирет. Минералдык тамактануу автотрофтук жана гетеротрофтук клеткаларга мүнөздүү.
Жыйынтыктап айтканда, клетканын азыктануусунун мааниси чындап эле чоң экенине ынандык, анткени бул процесс автотрофтуу организмдерде көмүр кычкыл газынан курулуш материалынын (углевод, белоктор жана майлар) пайда болушуна алып келет. Гетеротрофтуу клеткалар автотрофтордун тиричилик активдүүлүгүнүн натыйжасында пайда болгон органикалык заттар менен азыктанышат. Алар алынган энергияны көбөйүү, өсүү, кыймыл жана башка жашоо процесстери үчүн колдонушат.
