Modern deneysel çalışmalar, hücrenin, hücresel olmayan yaşam formları olan virüsler hariç, hemen hemen tüm canlı organizmaların en karmaşık yapısal ve işlevsel birimi olduğunu ortaya koymuştur. Sitoloji, hücrenin hayati aktivitesinin yanı sıra yapıyı da inceler: solunum, beslenme, üreme, büyüme. Bu işlemler bu yazıda ele alınacaktır.
Hücre yapısı
Bir ışık ve elektron mikroskobu kullanarak biyologlar, bitki ve hayvan hücrelerinin bir yüzey aparatı (zar üstü ve alt zar kompleksleri), sitoplazma ve organeller içerdiğini belirlediler. Hayvan hücrelerinde, zarın üzerinde enzimler içeren ve sitoplazmanın dışındaki hücreye besin sağlayan bir glikokaliks bulunur. Bitki hücrelerinde, prokaryotlarda (bakteri ve siyanobakteriler) ve ayrıca mantarlarda, zarın üzerinde selüloz, lignin veya müreinden oluşan bir hücre duvarı oluşur.
Çekirdek temel bir organeldirökaryotlar. Kalıtsal materyal içerir - kromozomlara benzeyen DNA. Bakteriler ve siyanobakteriler, deoksiribonükleik asit taşıyıcısı olarak işlev gören bir nükleoid içerir. Hepsi metabolik hücresel süreçleri belirleyen kesin olarak belirli işlevleri yerine getirir.
Hücresel beslenme ile ne demek istiyoruz
Hücrenin hayati tezahürleri, enerjinin transferi ve bir formdan diğerine (termodinamiğin birinci yasasına göre) dönüştürülmesinden başka bir şey değildir. Besinlerde gizli, yani bağlı durumda bulunan enerji, ATP moleküllerine geçer. Biyolojide hücre beslenmesi nedir sorusuna şu varsayımları dikkate alan bir cevap vardır:
- Hücre, açık bir biyosistem olduğundan, dış ortamdan sürekli bir enerji kaynağı gerektirir.
- Beslenme için gerekli olan organik maddeleri hücre iki şekilde alabilir:
a) hücreler arası ortamdan, hazır bileşikler şeklinde;
b) karbon dioksit, amonyak, vb.'den proteinleri, karbonhidratları ve yağları bağımsız olarak sentezler.
Bu nedenle, tüm organizmalar, metabolik özellikleri biyokimya tarafından incelenen heterotrofik ve ototrofik olarak ayrılır.
Metabolizma ve enerji
Hücreye giren organik maddeler parçalanır ve bunun sonucunda ATP veya NADP-H2 molekülleri şeklinde enerji açığa çıkar. Asimilasyon ve disimilasyon reaksiyonlarının tamamı metabolizmadır. Aşağıda, heterotrofik hücreler için beslenme sağlayan enerji metabolizmasının aşamalarını ele alacağız. İlk proteinler, karbonhidratlar ve lipitlermonomerlerine parçalanırlar: amino asitler, glikoz, gliserol ve yağ asitleri. Daha sonra oksijensiz sindirim sırasında daha fazla parçalanırlar (anaerobik sindirim).
Bu şekilde hücre içi parazitler beslenir: riketsiya, klamidya ve clostridium gibi patojen bakteriler. Tek hücreli maya mantarları glikozu etil alkole, laktik asit bakterileri laktik aside parçalar. Bu nedenle, glikoliz, alkol, butirik, laktik asit fermantasyonu, heterotroflarda anaerobik sindirim nedeniyle hücre beslenmesinin örnekleridir.
Ototrofi ve metabolik süreçlerin özellikleri
Dünyada yaşayan organizmalar için ana enerji kaynağı Güneş'tir. Onun sayesinde gezegenimizin sakinlerinin ihtiyaçları karşılanıyor. Bazıları ışık enerjisi nedeniyle besinleri sentezler, bunlara fototroflar denir. Diğerleri - redoks reaksiyonlarının enerjisinin yardımıyla bunlara kemotrof denir. Tek hücreli alglerde, fotoğrafı aşağıda sunulan hücrenin beslenmesi fotosentetik olarak gerçekleştirilir.
Yeşil bitkiler, kloroplastların bir parçası olan klorofil içerir. Işık kuantumunu yakalayan bir anten rolünü oynar. Fotosentezin aydınlık ve karanlık evrelerinde, karbondioksitten beslenme için kullanılan tüm organik maddelerin oluşumuyla sonuçlanan enzimatik reaksiyonlar (Calvin döngüsü) meydana gelir. Bu nedenle beslenen hücreışık enerjisinin kullanılması nedeniyle buna ototrofik veya fototrofik denir.
Kemosentetik adı verilen tek hücreli organizmalar, kimyasal reaksiyonlar sonucunda açığa çıkan enerjiyi organik maddeler oluşturmak için kullanırlar, örneğin demir bakterileri demirli bileşikleri demirli demire oksitler ve açığa çıkan enerji glikoz sentezine gider moleküller.
Böylece fotosentetik organizmalar ışık enerjisini yakalar ve onu mono- ve polisakkaritlerin kovalent bağlarının enerjisine dönüştürür. Daha sonra, besin zincirlerinin bağlantıları boyunca enerji, heterotrofik organizmaların hücrelerine aktarılır. Başka bir deyişle, fotosentez sayesinde biyosferin tüm yapısal unsurları mevcuttur. Beslenmesi ototrofik bir şekilde gerçekleşen bir hücrenin sadece kendisini değil, Dünya gezegeninde yaşayan her şeyi “beslediği” söylenebilir.
Heterotrofik organizmalar nasıl yer
Beslenmesi dış ortamdan organik maddelerin alınmasına bağlı olan bir hücreye heterotrofik denir. Mantarlar, hayvanlar, insanlar ve parazit bakteriler gibi organizmalar, sindirim enzimlerini kullanarak karbonhidratları, proteinleri ve yağları parçalar.
Sonra ortaya çıkan monomerler hücre tarafından emilir ve hücre tarafından organellerini ve yaşamını oluşturmak için kullanılır. Çözünmüş besinler hücreye pinositozla girerken, katı gıda parçacıkları hücreye fagositozla girer. Heterotrofik organizmalar saprotroflar ve parazitlere ayrılabilir. Birincisi (örneğin, toprak bakterileri, mantarlar, bazı böcekler) ölü organik maddelerle beslenirken, ikincisi (patojenik bakteriler, helmintler, parazit mantarlar) canlı organizmaların hücreleri ve dokuları ile beslenir.
Mixotroflar, doğadaki dağılımları
Doğada karışık beslenme türü oldukça nadirdir ve çeşitli çevresel faktörlere bir adaptasyon (idioadaptasyon) şeklidir. Miksotrofinin ana koşulu, hücrede fotosentez için klorofil içeren her iki organelin ve ortamdan gelen hazır besinleri parçalayan bir enzim sisteminin varlığıdır. Örneğin, tek hücreli hayvan Euglena yeşili, hiyaloplazmada klorofilli kromatoforlar içerir.
Öglena'nın yaşadığı rezervuar iyi aydınlatıldığında, bir bitki gibi beslenir, yani fotosentez yoluyla ototrofik olarak. Sonuç olarak, hücrenin besin olarak kullandığı karbondioksitten glikoz sentezlenir. Euglena, geceleri heterotrofik olarak beslenir, sindirim vakuollerinde bulunan enzimlerin yardımıyla organik maddeleri parçalar. Bu nedenle bilim adamları, hücrenin miksotrofik beslenmesini, bitki ve hayvanların kökeninin birliğinin kanıtı olarak görüyorlar.
Hücre büyümesi ve trofizm ile ilişkisi
Hem tüm organizmanın hem de tek tek organ ve dokularının uzunluğunda, kütlesinde, hacminde meydana gelen artışa büyüme denir. Bir yapı malzemesi olarak hizmet eden hücrelere sürekli bir besin kaynağı olmadan imkansızdır. Besin değeri olan bir hücrenin nasıl büyüdüğü sorusuna cevap alabilmek içinototrofik olarak meydana geldiğinde, bağımsız bir organizma olup olmadığını veya yapısal bir birim olarak çok hücreli bir bireyin parçası olup olmadığını netleştirmek gerekir. İlk durumda, hücre döngüsünün interfazı sırasında büyüme gerçekleştirilecektir. Plastik değişim süreçleri yoğun olarak içinde gerçekleşir. Heterotrofik organizmaların beslenmesi, dış ortamdan gelen yiyeceklerin varlığı ile ilişkilidir. Çok hücreli bir organizmanın büyümesi, eğitim dokularında biyosentezin aktivasyonunun yanı sıra anabolik reaksiyonların katabolizma süreçlerine baskın olması nedeniyle gerçekleşir.
Heterotrofik hücrelerin beslenmesinde oksijenin rolü
Aerobik organizmalar: Bazı bakteriler, mantarlar, hayvanlar ve insanlar, glikoz gibi besinleri tamamen karbondioksit ve suya (Krebs döngüsü) parçalamak için oksijen kullanır. ADP moleküllerini ADP'den sentezleyen enzimatik sistem H + -ATP-az içeren mitokondri matrisinde oluşur. Aerobik bakteriler ve siyanobakteriler gibi prokaryotik organizmalarda oksijen disimilasyon aşaması hücrelerin plazma membranında gerçekleşir.
Gametlerin özel beslenmesi
Moleküler biyoloji ve sitolojide hücre beslenmesi kısaca besinlerin içine girmesi, parçalanması ve enerjinin belirli bir kısmının ATP molekülleri şeklinde sentezlenmesi süreci olarak tanımlanabilir. Gametlerin trofizmi: yumurtalar ve spermatozoa, işlevlerinin yüksek özgüllüğü ile ilişkili bazı özelliklere sahiptir. Bu özellikle, büyük miktarda besin maddesi biriktirmeye zorlanan dişi germ hücresi için geçerlidir.sarısı.
Döllenmeden sonra onları ezmek ve bir embriyo oluşturmak için kullanacak. Olgunlaşma sürecindeki (spermatogenez) spermatozoa, seminifer tübüllerde bulunan Sertoli hücrelerinden organik maddeler alır. Bu nedenle, her iki gamet türü de aktif hücresel trofizm nedeniyle mümkün olan yüksek bir metabolizma düzeyine sahiptir.
Mineral beslenmenin rolü
Metabolik süreçler, mineral tuzların bir parçası olan katyon ve anyon akışı olmadan imkansızdır. Örneğin, fotosentez için magnezyum iyonları gereklidir, mitokondriyal enzim sistemlerinin çalışması için potasyum ve kalsiyum iyonları gereklidir ve hyaloplazmanın tampon özelliklerini korumak için sodyum iyonlarının yanı sıra karbonat anyonlarının varlığı gereklidir. Mineral tuzların çözeltileri hücreye pinositoz veya hücre zarından difüzyon yoluyla girer. Mineral beslenme hem ototrofik hem de heterotrofik hücrelerde bulunur.
Özetlemek gerekirse, hücre beslenmesinin öneminin gerçekten büyük olduğuna inanıyoruz, çünkü bu süreç ototrofik organizmalarda karbondioksitten yapı malzemelerinin (karbonhidratlar, proteinler ve yağlar) oluşmasına yol açar. Heterotrofik hücreler, ototrofların hayati aktivitesinin bir sonucu olarak oluşan organik maddelerle beslenir. Alınan enerjiyi üreme, büyüme, hareket ve diğer yaşam süreçleri için kullanırlar.
