Stanica: hrana i zgrada. Vrijednost stanične prehrane. Primjeri stanične prehrane

Suvremena eksperimentalna istraživanja pokazala su da je stanica najsloženija strukturna i funkcionalna jedinica gotovo svih živih organizama, osim virusa koji su ne-stanični oblici života. Citologija proučava strukturu, kao i život ćelije: disanje, prehranu, reprodukciju, rast. Ti će procesi biti razmotreni u ovom radu.

Struktura ćelije

Pomoću svjetlosnog i elektronskog mikroskopa, biolozi su utvrdili da stanice biljaka i životinja sadrže površinski uređaj (supramembrane i pod-membranski kompleksi), citoplazmu i organele. U životinjskim stanicama, iznad membrane nalazi se enzimi koji sadrže glikokalipse i osiguravaju hranjivost stanicama izvan citoplazme. U biljnim stanicama, prokariotima (bakterijama i cijanobakterijama), kao i gljivicama, formira se stanična stijenka iznad membrane koja se sastoji od celuloze, lignina ili mureina.

Jezgra je obvezna organela eukariota. U njemu postoji nasljedni materijal - DNK, koji ima oblik kromosoma. Bakterije i cijanobakterije sadrže nukleoid koji služi kao nosač deoksiribonukleinske kiseline. Svi oni izvode strogo specifične funkcije koje uzrokuju metaboličke stanične procese.

Što mislimo pod izrazom "stanična prehrana"

Životne manifestacije stanice nisu ništa više od prijenosa energije i njezine transformacije od jedne vrste do druge (prema prvom zakonu termodinamike). Energija, koja je u hranjivim tvarima u latentnom, tj. Vezanom stanju, prelazi u ATP molekule. Na pitanje što je stanična prehrana u biologiji, postoji odgovor koji uzima u obzir sljedeće postulate:

1. Stanica, kao otvoreni biosustav, zahtijeva konstantan priljev energije iz vanjskog okruženja.
2. Organske tvari potrebne za prehranu, stanica može dobiti dva načina:

A) iz međustaničnog okoliša, u obliku gotovih spojeva;

B) neovisno sintetiziraju proteine, ugljikohidrate i masti iz ugljičnog dioksida, amonijaka itd.

Stoga su svi organizmi podijeljeni u heterotrofnu i autotrofnu čiji je metabolizam proučavan biokemijom.

Metabolizam i energija

Organske tvari koje ulaze u stanicu su podijeljene, što dovodi do oslobađanja energije kao ATP ili NADP-H2 molekula. Cijeli niz reakcija asimilacije i disimilacije je metabolizam. U nastavku ćemo razmotriti faze razmjene energije, pružajući prehranu heterotrofnih stanica. Prvo, proteini, ugljikohidrati i lipidi podijeljeni na njihove monomere: aminokiseline, glukoza, glicerol i masne kiseline. Zatim, tijekom anoksičnog cijepanja, podliježu daljnjoj raspadanju (anaerobna digestija).

Na taj način dolazi do prehrane unutarstaničnih parazita: rickettsia, klamidija i patogenih bakterija, na primjer, klostridija. Jednozelene gljivice kvasca podijelile su glukozu u etanol, laktobacil bakterije - u mliječnu kiselinu. Dakle, glikoliza, alkohol, uljna kiselina, fermentacija mliječne kiseline su primjeri stanične prehrane zbog anaerobnog cijepanja u heterotrofima.

Autotrofija i značajke metaboličkih procesa

Za organizme koji žive na Zemlji, glavni izvor energije je Sunce. Zahvaljujući njemu, pružaju se potrebe stanovnika našeg planeta. Neki od njih sintetiziraju hranjive tvari zbog svjetlosne energije, nazivaju se fototrofi. Drugi - koristeći energiju oksidacijsko-redukcijskih reakcija, nazivaju se kemotropima. U jednostaničnoj algi, prehrana ćelije, čija je slika prikazana u nastavku, je fotosintetski.

Zelene biljke sadrže klorofil, koji je dio kloroplasta. Ona igra ulogu antene koja bilježi količinu svjetlosti. U svjetloj i mračnoj fazi fotosinteze nastaju enzimske reakcije (ciklus Calvin) čiji je rezultat stvaranje ugljične kiseline iz svih organskih tvari koje se koriste u prehrani. Dakle, stanica, koja se pokreće pomoću svjetlosne energije, zove se autotrofično ili fototrofno.

Jedinicani organizmi, koji se nazivaju kemosintetskim organizmima, koriste energiju oslobođenu kemijskim reakcijama da bi se dobile organske tvari, na primjer, željezne bakterije oksidiraju željezne spojeve u trovalentno željezo, a oslobođena energija odlazi u sintezu molekula glukoze.

Dakle, foto-sintetički organizmi hvataju svjetlosnu energiju i pretvaraju ga u energiju kovalentnih veza mono- i polisaharida. Zatim, kroz veze opskrbnog lanca, energija se prenosi na stanice heterotrofnih organizama. Drugim riječima, zahvaljujući fotosintezi, postoje svi strukturni elementi biosfere. Može se reći da stanica koja se hrani autotrofijom, hrani ne samo sebe nego i sve što živi na planeti Zemlji.

Kako se hrane heterotrofični organizmi?

Stanica, čija hrana ovisi o unosu organskih tvari iz vanjskog okruženja, naziva se heterotrofna. Takvi organizmi poput gljiva, životinja, ljudi, kao i parazitskih bakterija, razgrađuju ugljikohidrate, proteine i masti uz pomoć probavnih enzima.

Zatim se apsorbiraju rezultirajući monomeri i koriste se za izgradnju svojih organela i vitalnih funkcija. Otopljene hranjive tvari uđu u stanicu pinocitozom i čvrste čestice hrane - fagocitoza. Heterotrofni organizmi mogu se podijeliti na saprotrofove i parazite. Prva (na primjer, bakterije tla, gljivice, neki insekti) hrane se mrtvim organskim tvarima, potonji (patogene bakterije, helminti, parazitne gljive) - stanice i tkiva živih organizama.

Mixotrofi, njihovo širenje u prirodi

Mješoviti tip hrane u prirodi dovoljno je rijedak i jest oblik prilagodbe (idioadaptata) različitim čimbenicima okoliša. Glavni uvjet mixotrofije je prisutnost stanica i organela koji sadrže klorofil za fotosintezu i sustav enzima koji razgrađuju gotove hranjive tvari koje dolaze iz okoliša. Na primjer, jednostanična životinjska euglena zelena sadrži u hijaloplazmu kromatophores s klorofilom.

Kada spremnik u kojem euglena živi dobro osvijetljen, jede kao biljka, tj. Autotrofično, fotosintezom. Kao rezultat toga, glukoza se sintetizira iz ugljičnog dioksida, koju stanica koristi kao hranu. Noću, euglena hrani heterotrofično, cijepajući organske tvari s enzimima u probavnom vakuumu. Dakle, znanstvenici smatraju mixotrofičnu prehranu stanice kao dokaz jedinstva podrijetla biljaka i životinja.

Rast stanica i njezin odnos s trofizmom

Povećanje duljine, mase, volumena cijelog organizma i njegovih pojedinačnih organa i tkiva zove se rast. Nemoguće je bez stalnog ulaska u stanice hranjivih tvari koje služe kao građevinski materijal. Da bi se dobio odgovor na pitanje kako stanica raste, čija se prehrana javlja automatski, potrebno je pojasniti je li riječ o neovisnom organizmu ili ulazi kao strukturna jedinica u višestanični organizam. U prvom slučaju, rast će se pojaviti tijekom međufaza staničnog ciklusa. Procesi razmjene plastike intenzivno se pojavljuju u njemu. Nutricionizam heterotrofnih organizama povezan je s prisutnošću hrane koja dolazi iz vanjskog okoliša. Rast višestaničnog organizma rezultat je aktivacije biosinteze u obrazovnim tkivima, kao i prevlast anaboličkih reakcija nad procesima katabolizma.

Uloga kisika u prehrani heterotrofnih stanica

Aerobni organizmi: neke bakterije, gljivice, životinje i ljudi koriste kisik kako bi potpuno razbili hranjive tvari, poput glukoze, ugljičnog dioksida i vode (ciklus Krebs). Pojavljuje se u mitohondrijskoj matrici koja sadrži enzimski sustav H + -ATP-as, koji sintetizira ATP molekule iz ADP. U prokariotskim organizmima, kao što su aerobne bakterije i cijanobakterije, faza kisika disimulacije odvija se na plazmi membrani stanica.

Specifičnost hrane gamete

U molekularnoj biologiji i citologiji, hranjivost stanice može se kratko opisati kao proces unosa hranjivih tvari u nju, njihovo cijepanje i sintezu određenog dijela energije u obliku ATP molekula. Trofički gameti: ovule i spermatozoidi, imaju neke osobitosti vezane uz visoku specifičnost njihovih funkcija. To se posebno odnosi na žensku spolnu stanicu koja je prisiljena nakupiti veliku količinu hranjivih tvari, uglavnom u obliku žumanjaka.

Nakon oplodnje, upotrijebit će ih kako bi slomili i formirali zametak. Spermatozoa u procesu sazrijevanja (spermatogeneza) prima organske tvari iz Sertoli stanica koje se nalaze u sjemenoj tubuli. Dakle, oba tipa gameta imaju visoku razinu metabolizma, što je moguće zahvaljujući aktivnom staničnom trofizmu.

Uloga mineralne prehrane

Procesi metabolizma nemoguće je bez priljeva kationa i aniona, koji su dio mineralnih soli. Na primjer, magnezijev ioni su nužni za fotosintezu, za funkcioniranje mitohondrijskih enzimskih sustava - kalija i kalcijevih iona, prisustvo natrijevih iona, kao i anioni karbonatne kiseline, kako bi se očuvala svojstva pufera hijaloplazme. Rješenja mineralnih soli ulaze u stanicu pinocitozom ili difuzijom kroz staničnu membranu. Mineralna prehrana je svojstvena i autotrofičnim i heterotrofnim stanicama.

Ukratko, bili smo uvjereni da je vrijednost stanične prehrane stvarno velika jer ovaj proces dovodi do stvaranja građevinskog materijala (ugljikohidrata, bjelančevina i masti) iz ugljičnog dioksida u autotrofnim organizmima. Heterotrofne stanice se hrane organskim tvarima nastalim kao posljedica vitalne aktivnosti autotrofova. Oni koriste primljenu energiju za reprodukciju, rast, kretanje i druge procese vitalne aktivnosti.