Қазіргі тәжірибелік зерттеулер жасушаның жасушалық емес тіршілік формалары болып табылатын вирустарды қоспағанда, барлық дерлік тірі ағзалардың ең күрделі құрылымдық және функционалды бірлігі екенін анықтады. Цитология жасушаның құрылысын, сонымен қатар тіршілік әрекетін: тыныс алуын, қоректенуін, көбеюін, өсуін зерттейді. Бұл процестер осы құжатта қарастырылады.
Жасуша құрылымы
Жарық және электронды микроскопты қолдану арқылы биологтар өсімдік және жануарлар жасушаларында беткі аппарат (мембраналық және субмембраналық кешендер), цитоплазма және органеллалар бар екенін анықтады. Жануарлар жасушаларында гликокаликс мембрананың үстінде орналасқан, оның құрамында ферменттер бар және цитоплазмадан тыс жасушаның қоректенуін қамтамасыз етеді. Өсімдік жасушаларында, прокариоттарда (бактериялар мен цианобактерияларда), сондай-ақ саңырауқұлақтарда целлюлоза, лигнин немесе муреиннен тұратын мембрана үстінде жасуша қабырғасы түзіледі.
Ядро – маңызды органоидэукариоттар. Оның құрамында тұқым қуалайтын материал – ДНҚ бар, ол хромосомаларға ұқсайды. Бактериялар мен цианобактерияларда дезоксирибонуклеин қышқылының тасымалдаушысы қызметін атқаратын нуклеоид болады. Олардың барлығы жасушалық метаболикалық процестерді анықтайтын нақты функцияларды орындайды.
Жасушалық тамақтану дегенді қалай түсінеміз
Жасушаның өмірлік маңызды көріністері энергияның берілуі және оның бір түрден екінші түрге айналуынан басқа ештеңе емес (термодинамиканың бірінші заңы бойынша). Қоректік заттарда жасырын, яғни байланысқан күйде табылған энергия АТФ молекулаларына өтеді. Биологияда жасуша қоректену деген не деген сұраққа келесі постулаттар ескерілетін жауап бар:
- Жасуша ашық биожүйе бола отырып, сыртқы ортадан үнемі қуат алуды қажет етеді.
- Тамақтану үшін қажетті органикалық заттарды жасуша екі жолмен алады:
a) жасушааралық ортадан, дайын қосылыстар түрінде;
b) көмірқышқыл газынан, аммиактан және т.б. ақуыздарды, көмірсуларды және майларды тәуелсіз синтездеу.
Сондықтан барлық организмдер гетеротрофты және автотрофты болып бөлінеді, олардың зат алмасу ерекшеліктерін биохимия зерттейді.
Зат алмасу және энергия
Жасушаға түскен органикалық заттар ыдырауға ұшырайды, нәтижесінде энергия АТФ немесе НАДФ-Н2 молекулалары түрінде бөлінеді. Ассимиляция және диссимиляция реакцияларының барлық жиынтығы зат алмасу болып табылады. Төменде гетеротрофты жасушалардың қоректенуін қамтамасыз ететін энергия алмасуының кезеңдерін қарастырамыз. Бірінші белоктар, көмірсулар және липидтермономерлеріне ыдырайды: амин қышқылдары, глюкоза, глицерин және май қышқылдары. Содан кейін оттегісіз ас қорыту кезінде олар одан әрі ыдырайды (анаэробты қорыту).
Осылайша жасушаішілік паразиттер қоректенеді: риккетсия, хламидиоз және клостридиум сияқты патогенді бактериялар. Бір жасушалы ашытқы саңырауқұлақтары глюкозаны этил спиртіне, сүт қышқылды бактерияларды сүт қышқылына дейін ыдыратады. Осылайша, гликолиз, спирт, бутирик, сүт қышқылының ашытуы гетеротрофтардағы анаэробты қорытуға байланысты жасуша қоректенуінің мысалдары болып табылады.
Автотрофия және метаболикалық процестердің ерекшеліктері
Жер бетінде тіршілік ететін организмдер үшін энергияның негізгі көзі – Күн. Оның арқасында планетамыздың тұрғындарының қажеттіліктері қанағаттандырылады. Олардың кейбіреулері жарық энергиясы есебінен қоректік заттарды синтездейді, оларды фототрофтар деп атайды. Басқалары – тотығу-тотықсыздану реакцияларының энергиясының көмегімен оларды хемотрофтар деп атайды. Біржасушалы балдырларда фотосы төменде берілген жасушаның қоректенуі фотосинтетикалық жолмен жүзеге асады.
Жасыл өсімдіктерде хлоропласттардың бөлігі болып табылатын хлорофилл бар. Ол жарық кванттарын түсіретін антенна рөлін атқарады. Фотосинтездің жарық және қараңғы фазаларында ферментативті реакциялар жүреді (Кальвин циклі), нәтижесінде көмірқышқыл газынан қоректенуге қолданылатын барлық органикалық заттар түзіледі. Сондықтан қоректенетін жасушажарық энергиясын пайдалануына байланысты автотрофты немесе фототрофты деп аталады.
Хемосинтетика деп аталатын бір жасушалы организмдер химиялық реакциялар нәтижесінде бөлінетін энергияны органикалық заттар түзу үшін пайдаланады, мысалы, темір бактериялары темір қосылыстарын темірге дейін тотықтырады, ал бөлінген энергия глюкозаның синтезіне кетеді. молекулалар.
Осылайша, фотосинтетикалық организмдер жарық энергиясын ұстап алып, оны моно- және полисахаридтердің коваленттік байланыстарының энергиясына айналдырады. Содан кейін қоректік тізбектердің буындары бойымен энергия гетеротрофты организмдердің жасушаларына беріледі. Басқаша айтқанда, фотосинтездің арқасында биосфераның барлық құрылымдық элементтері бар. Қоректенуі автотрофты жолмен жүретін жасуша өзін ғана емес, сонымен бірге Жер планетасында өмір сүретін барлық нәрсені «қоректендіреді» деп айтуға болады.
Гетеротрофты организмдер қалай тамақтанады
Қоректенуі сыртқы ортадан органикалық заттарды қабылдауға байланысты жасушаны гетеротрофты деп атайды. Саңырауқұлақтар, жануарлар, адамдар және паразиттік бактериялар сияқты ағзалар ас қорыту ферменттерінің көмегімен көмірсулар, ақуыздар мен майларды ыдыратады.
Содан кейін алынған мономерлер жасушаға сіңеді және ол өзінің органеллалары мен тіршілігін құруға пайдаланады. Жасушаға еріген қоректік заттар пиноцитоз, ал қатты тағам бөлшектері фагоцитоз арқылы жасушаға түседі. Гетеротрофты организмдерді сапротрофты және паразиттер деп бөлуге болады. Біріншілері (мысалы, топырақ бактериялары, саңырауқұлақтар, кейбір жәндіктер) өлі органикалық заттармен қоректенсе, соңғылары (патогенді бактериялар, гельминттер, паразиттік саңырауқұлақтар) тірі ағзалардың жасушалары мен ұлпаларымен қоректенеді.
Миксотрофтар, олардың табиғатта таралуы
Табиғатта тамақтанудың аралас түрі өте сирек кездеседі және қоршаған ортаның әртүрлі факторларына бейімделу (идиоадаптация) түрі болып табылады. Миксотрофияның негізгі шарты - жасушада фотосинтезге арналған хлорофилл бар екі органелланың және қоршаған ортадан келетін дайын қоректік заттарды ыдырататын ферменттер жүйесінің болуы. Мысалы, біржасушалы жануар Euglena green гиалоплазмасында хлорофилл бар хроматофорлардан тұрады.
Эвглена өмір сүретін су қоймасы жақсы жарықтандырылған кезде, фотосинтез арқылы өсімдік сияқты, яғни автотрофты түрде қоректенеді. Нәтижесінде глюкоза көмірқышқыл газынан синтезделеді, оны жасуша тамақ ретінде пайдаланады. Евглена түнде гетеротрофты түрде қоректенеді, ас қорыту вакуольдерінде орналасқан ферменттердің көмегімен органикалық заттарды ыдыратады. Осылайша, ғалымдар жасушаның миксотрофты қоректенуін өсімдіктер мен жануарлардың шығу тегі бірлігінің дәлелі деп санайды.
Жасуша өсуі және оның трофизммен байланысы
Тұтас организмнің де, оның жеке мүшелері мен ұлпаларының да ұзындығының, массасының, көлемінің ұлғаюы өсу деп аталады. Құрылыс материалы қызметін атқаратын жасушаларды қоректік заттармен тұрақты қамтамасыз етусіз мүмкін емес. Жасуша қалай өседі, қандай қоректенеді деген сұрақтарға жауап алуавтотрофты түрде кездеседі, оның дербес организм екенін немесе құрылымдық бірлік ретінде көпжасушалы дараның құрамына кіретінін анықтау қажет. Бірінші жағдайда өсу жасушалық циклдің интерфазасы кезінде жүзеге асырылады. Онда пластикалық алмасу процестері қарқынды жүреді. Гетеротрофты организмдердің қоректенуі сыртқы ортадан келетін тағамның болуымен байланысты. Көп жасушалы организмнің өсуі білім беру тіндеріндегі биосинтездің белсендірілуіне, сонымен қатар катаболизм процестерінен анаболикалық реакциялардың басым болуына байланысты болады.
Гетеротрофты жасушалардың қоректенуіндегі оттегінің рөлі
Аэробты организмдер: Кейбір бактериялар, саңырауқұлақтар, жануарлар мен адамдар глюкоза сияқты қоректік заттарды көмірқышқыл газы мен суға (Кребс циклі) толығымен ыдырату үшін оттегін пайдаланады. Ол АДФ-дан АТФ молекулаларын синтездейтін Н + -АТФ-аза ферменттік жүйесі бар митохондриялардың матрицасында кездеседі. Аэробты бактериялар мен цианобактериялар сияқты прокариоттық организмдерде оттегінің диссимиляция сатысы жасушалардың плазмалық мембранасында жүреді.
Гаметалардың спецификалық қоректенуі
Молекулалық биология мен цитологияда жасушаның қоректенуін оған қоректік заттардың түсу процесі, олардың бөлінуі және АТФ молекулалары түріндегі белгілі бір энергия бөлігінің синтезі ретінде қысқаша сипаттауға болады. Гаметалар трофизмі: жұмыртқалар мен сперматозоидтар олардың қызметтерінің жоғары ерекшелігімен байланысты кейбір ерекшеліктерге ие. Бұл негізінен қоректік заттардың үлкен қорын жинақтауға мәжбүр болатын аналық жыныс жасушасына қатысты.сарысы.
Ұрықтанғаннан кейін ол оларды ұсақтап, эмбрион қалыптастыру үшін пайдаланады. Сперматозоидтар жетілу процесінде (сперматогенез) органикалық заттарды ұрық түтікшелерінде орналасқан сертоли жасушаларынан алады. Осылайша, гаметалардың екі түрі де метаболизмнің жоғары деңгейіне ие, бұл белсенді жасушалық трофизмнің арқасында мүмкін болады.
Минералды қоректік заттардың рөлі
Метаболикалық процестер минералды тұздардың құрамына кіретін катиондар мен аниондар ағынынсыз мүмкін емес. Мысалы, магний иондары фотосинтез үшін қажет, калий және кальций иондары митохондриялық ферменттер жүйесінің жұмысы үшін қажет, ал натрий иондарының, сонымен қатар карбонат аниондарының болуы гиалоплазманың буферлік қасиеттерін сақтау үшін қажет. Минералды тұздардың ерітінділері жасушаға пиноцитоз немесе жасуша мембранасы арқылы диффузия арқылы түседі. Минералды қоректену автотрофты және гетеротрофты жасушаларға тән.
Қорытындылай келе, жасуша қоректенуінің маңыздылығы шынымен де зор екеніне көз жеткіздік, өйткені бұл процесс автотрофты организмдерде көмірқышқыл газынан құрылыс материалының (көмірсулар, белоктар және майлар) түзілуіне әкеледі. Гетеротрофты жасушалар автотрофтардың тіршілік әрекеті нәтижесінде түзілген органикалық заттармен қоректенеді. Олар алынған энергияны көбею, өсу, қозғалыс және басқа өмірлік процестер үшін пайдаланады.
