Suvremene eksperimentalne studije su utvrdile da je stanica najsloženija strukturna i funkcionalna jedinica gotovo svih živih organizama, s izuzetkom virusa, koji su nestanični oblici života. Citologija proučava strukturu, kao i vitalnu aktivnost stanice: disanje, prehrana, reprodukcija, rast. Ovi procesi će biti razmotreni u ovom radu.
struktura ćelije
Upotrebom svjetlosnog i elektronskog mikroskopa, biolozi su ustanovili da biljne i životinjske stanice sadrže površinski aparat (supramembranski i submembranski kompleksi), citoplazmu i organele. U životinjskim stanicama iznad membrane se nalazi glikokaliks koji sadrži enzime i osigurava prehranu stanici izvan citoplazme. U biljnim stanicama, prokariotima (bakterije i cijanobakterije), kao i gljivama, iznad membrane se formira stanična stijenka koja se sastoji od celuloze, lignina ili mureina.
Jezgra je bitna organelaeukarioti. Sadrži nasljedni materijal - DNK, koji izgleda kao kromosomi. Bakterije i cijanobakterije sadrže nukleoid koji djeluje kao nositelj deoksiribonukleinske kiseline. Svi oni obavljaju strogo specifične funkcije koje određuju metaboličke stanične procese.
Što mislimo pod staničnom prehranom
Vitalne manifestacije stanice nisu ništa drugo nego prijenos energije i njezina transformacija iz jednog oblika u drugi (prema prvom zakonu termodinamike). Energija koja se nalazi u hranjivim tvarima u latentnom, tj. vezanom stanju, prelazi u molekule ATP-a. Na pitanje što je stanična prehrana u biologiji postoji odgovor koji uzima u obzir sljedeće postulate:
- Stanica, budući da je otvoreni biosustav, zahtijeva stalnu opskrbu energijom iz vanjskog okruženja.
- Organske tvari potrebne za ishranu, stanica može dobiti na dva načina:
a) iz međustaničnog medija, u obliku gotovih spojeva;
b) neovisno sintetiziraju proteine, ugljikohidrate i masti iz ugljičnog dioksida, amonijaka, itd.
Stoga se svi organizmi dijele na heterotrofne i autotrofne, čija se metabolička svojstva proučava biokemija.
Metabolizam i energija
Organske tvari koje ulaze u stanicu podliježu cijepanju, uslijed čega se oslobađa energija u obliku ATP ili NADP-H2 molekula. Cijeli skup reakcija asimilacije i disimilacije je metabolizam. U nastavku ćemo razmotriti faze energetskog metabolizma koje osiguravaju prehranu heterotrofnih stanica. Prvi proteini, ugljikohidrati i lipidise razgrađuju na svoje monomere: aminokiseline, glukozu, glicerol i masne kiseline. Zatim, tijekom probave bez kisika, prolaze dalje razgradnje (anaerobna probava).
Na ovaj način se hrane unutarstanični paraziti: rikecije, klamidija i patogene bakterije, poput klostridija. Jednostanične gljive kvasca razgrađuju glukozu do etilnog alkohola, a bakterije mliječne kiseline u mliječnu kiselinu. Dakle, glikoliza, alkohol, maslačna, mliječna kisela fermentacija primjeri su prehrane stanica zbog anaerobne probave u heterotrofima.
Autotrofija i značajke metaboličkih procesa
Za organizme koji žive na Zemlji, glavni izvor energije je Sunce. Zahvaljujući njemu zadovoljene su potrebe stanovnika naše planete. Neki od njih sintetiziraju hranjive tvari zahvaljujući svjetlosnoj energiji, nazivaju se fototrofi. Drugi - uz pomoć energije redoks reakcija zovu se kemotrofi. U jednostaničnim algama, prehrana stanice, čija je fotografija prikazana u nastavku, provodi se fotosintetski.
Zelene biljke sadrže klorofil, koji je dio kloroplasta. Ima ulogu antene koja hvata kvante svjetlosti. U svijetloj i tamnoj fazi fotosinteze dolazi do enzimskih reakcija (Calvinov ciklus) koje rezultiraju stvaranjem svih organskih tvari koje se koriste za prehranu iz ugljičnog dioksida. Dakle, stanica, koja se hranizbog korištenja svjetlosne energije, naziva se autotrofnim ili fototrofnim.
Jednostanični organizmi, zvani kemosintetici, koriste energiju oslobođenu kao rezultat kemijskih reakcija za stvaranje organskih tvari, na primjer, željezne bakterije oksidiraju spojeve željeza u željezo, a oslobođena energija ide u sintezu glukoze molekule.
Dakle, fotosintetski organizmi hvataju svjetlosnu energiju i pretvaraju je u energiju kovalentnih veza mono- i polisaharida. Zatim se duž karika prehrambenih lanaca energija prenosi na stanice heterotrofnih organizama. Drugim riječima, zahvaljujući fotosintezi postoje svi strukturni elementi biosfere. Može se reći da stanica, čija se prehrana odvija autotrofno, "hrani" ne samo sebe, već i sve što živi na planeti Zemlji.
Kako heterotrofni organizmi jedu
Stanica čija prehrana ovisi o unosu organskih tvari iz vanjskog okruženja naziva se heterotrofna. Organizmi kao što su gljive, životinje, ljudi i parazitske bakterije razgrađuju ugljikohidrate, proteine i masti pomoću probavnih enzima.
Tada rezultirajuće monomere stanica apsorbira i koristi za izgradnju svojih organela i života. Otopljene hranjive tvari ulaze u stanicu pinocitozom, dok čvrste čestice hrane ulaze u stanicu fagocitozom. Heterotrofni organizmi se mogu podijeliti na saprotrofe i parazite. Prvi (na primjer, bakterije u tlu, gljive, neki insekti) hrane se mrtvom organskom tvari, a drugi (patogene bakterije, helminti, parazitske gljive) hrane se stanicama i tkivima živih organizama.
Miksotrofi, njihova rasprostranjenost u prirodi
Mješoviti tip prehrane u prirodi je prilično rijedak i predstavlja oblik prilagodbe (idioadaptacije) na različite čimbenike okoliša. Glavni uvjet za miksotrofiju je prisutnost u stanici obje organele koje sadrže klorofil za fotosintezu, te sustav enzima koji razgrađuju gotove hranjive tvari koje dolaze iz okoliša. Na primjer, jednostanična životinja Euglena zelena sadrži kromatofore s klorofilom u hijaloplazmi.
Kada je rezervoar u kojem živi euglena dobro osvijetljen, hrani se poput biljke, tj. autotrofno, fotosintezom. Kao rezultat toga, glukoza se sintetizira iz ugljičnog dioksida, koji stanica koristi kao hranu. Euglena se noću hrani heterotrofno, razgrađujući organsku tvar uz pomoć enzima smještenih u probavnim vakuolama. Dakle, znanstvenici smatraju da je miksotrofna prehrana stanice dokaz jedinstva podrijetla biljaka i životinja.
Rast stanica i njegov odnos s trofizmom
Povećanje duljine, mase, volumena i cijelog organizma i njegovih pojedinačnih organa i tkiva naziva se rast. Nemoguće je bez stalne opskrbe stanica hranjivim tvarima, koje služe kao građevinski materijal. Da biste dobili odgovor na pitanje kako stanica raste, čija prehranajavlja se autotrofno, potrebno je razjasniti radi li se o samostalnom organizmu ili je dio višestanične jedinke kao strukturne jedinice. U prvom slučaju, rast će se odvijati tijekom međufaze staničnog ciklusa. U njemu se intenzivno odvijaju procesi plastične razmjene. Ishrana heterotrofnih organizama povezana je s prisutnošću hrane koja dolazi iz vanjskog okruženja. Rast višestaničnog organizma nastaje zbog aktivacije biosinteze u obrazovnim tkivima, kao i prevlasti anaboličkih reakcija nad procesima katabolizma.
Uloga kisika u prehrani heterotrofnih stanica
Aerobni organizmi: Neke bakterije, gljive, životinje i ljudi koriste kisik da potpuno razgrade hranjive tvari poput glukoze u ugljični dioksid i vodu (Krebsov ciklus). Javlja se u matriksu mitohondrija koji sadrži enzimski sustav H + -ATP-azu, koji sintetizira ATP molekule iz ADP-a. U prokariotskim organizmima kao što su aerobne bakterije i cijanobakterije, korak disimilacije kisika događa se na plazma membrani stanica.
Specifična prehrana gameta
U molekularnoj biologiji i citologiji, ishrana stanica može se ukratko opisati kao proces ulaska hranjivih tvari u nju, njihovo cijepanje i sinteza određenog dijela energije u obliku ATP molekula. Trofizam gameta: jajašca i spermatozoida ima neke značajke povezane s visokom specifičnošću njihovih funkcija. To se posebno odnosi na žensku zametnu stanicu, koja je prisiljena akumulirati veliku zalihu hranjivih tvari, uglavnom u oblikužumanjak.
Nakon oplodnje, ona će ih koristiti za zgnječenje i formiranje embrija. Spermatozoidi u procesu sazrijevanja (spermatogeneze) primaju organske tvari iz Sertolijevih stanica smještenih u sjemenim tubulima. Dakle, obje vrste gameta imaju visoku razinu metabolizma, što je moguće zbog aktivnog staničnog trofizma.
Uloga mineralne prehrane
Metabolički procesi su nemogući bez dotoka kationa i aniona koji su dio mineralnih soli. Primjerice, za fotosintezu su nužni ioni magnezija, za rad mitohondrijskih enzimskih sustava nužni su ioni kalija i kalcija, a za održavanje puferskih svojstava hijaloplazme neophodna je prisutnost natrijevih iona, kao i karbonatnih aniona. Otopine mineralnih soli ulaze u stanicu pinocitozom ili difuzijom kroz staničnu membranu. Mineralna prehrana svojstvena je i autotrofnim i heterotrofnim stanicama.
Rezimirajući, uvjereni smo da je važnost stanične prehrane zaista velika, jer ovaj proces dovodi do stvaranja građevnog materijala (ugljikohidrata, proteina i masti) iz ugljičnog dioksida u autotrofnim organizmima. Heterotrofne stanice hrane se organskim tvarima koje nastaju kao rezultat vitalne aktivnosti autotrofa. Primljenu energiju koriste za reprodukciju, rast, kretanje i druge životne procese.
