Kajian eksperimen moden telah membuktikan bahawa sel ialah unit struktur dan fungsi yang paling kompleks bagi hampir semua organisma hidup, kecuali virus, yang merupakan bentuk hidupan bukan selular. Sitologi mengkaji struktur, serta aktiviti penting sel: pernafasan, pemakanan, pembiakan, pertumbuhan. Proses ini akan dipertimbangkan dalam kertas ini.
Struktur sel
Dengan menggunakan mikroskop cahaya dan elektron, ahli biologi telah membuktikan bahawa sel tumbuhan dan haiwan mengandungi radas permukaan (kompleks supra-membran dan sub-membran), sitoplasma dan organel. Dalam sel haiwan, glycocalyx terletak di atas membran, yang mengandungi enzim dan memberikan nutrisi kepada sel di luar sitoplasma. Dalam sel tumbuhan, prokariot (bakteria dan cyanobacteria), serta kulat, dinding sel terbentuk di atas membran, yang terdiri daripada selulosa, lignin atau murein.
Nukleus ialah organel pentingeukariota. Ia mengandungi bahan keturunan - DNA, yang kelihatan seperti kromosom. Bakteria dan cyanobacteria mengandungi nukleoid yang bertindak sebagai pembawa asid deoksiribonukleik. Kesemuanya menjalankan fungsi khusus yang menentukan proses selular metabolik.
Apakah yang kita maksudkan dengan pemakanan selular
Manifestasi penting sel tidak lain hanyalah pemindahan tenaga dan perubahannya daripada satu bentuk ke bentuk yang lain (mengikut hukum termodinamik pertama). Tenaga yang terdapat dalam nutrien dalam keadaan terpendam, iaitu, keadaan terikat, masuk ke dalam molekul ATP. Untuk persoalan apakah itu pemakanan sel dalam biologi, terdapat jawapan yang mengambil kira postulat berikut:
- Sel, sebagai biosistem terbuka, memerlukan bekalan tenaga yang berterusan daripada persekitaran luaran.
- Bahan organik yang diperlukan untuk pemakanan, sel boleh mendapat dalam dua cara:
a) daripada medium antara sel, dalam bentuk sebatian siap sedia;
b) mensintesis protein, karbohidrat dan lemak secara bebas daripada karbon dioksida, ammonia, dsb.
Oleh itu, semua organisma dibahagikan kepada heterotropik dan autotrof, yang ciri metaboliknya dikaji oleh biokimia.
Metabolisme dan tenaga
Bahan organik yang memasuki sel mengalami pembelahan, akibatnya tenaga dibebaskan dalam bentuk molekul ATP atau NADP-H2. Seluruh set tindak balas asimilasi dan disimilasi adalah metabolisme. Di bawah ini kita akan mempertimbangkan peringkat metabolisme tenaga yang menyediakan nutrisi untuk sel heterotropik. Pertama protein, karbohidrat dan lipiddipecahkan kepada monomernya: asid amino, glukosa, gliserol dan asid lemak. Kemudian, semasa penghadaman tanpa oksigen, mereka mengalami pecahan lanjut (pencernaan anaerobik).
Dengan cara ini, parasit intraselular diberi makan: rickettsia, klamidia dan bakteria patogen, seperti clostridium. Kulat yis unisel memecah glukosa kepada etil alkohol, bakteria asid laktik kepada asid laktik. Oleh itu, glikolisis, alkohol, butirik, penapaian asid laktik adalah contoh pemakanan sel akibat pencernaan anaerobik dalam heterotrof.
Autotrofi dan ciri proses metabolik
Bagi organisma yang hidup di Bumi, sumber tenaga utama ialah Matahari. Terima kasih kepadanya, keperluan penduduk planet kita dipenuhi. Sebahagian daripada mereka mensintesis nutrien kerana tenaga cahaya, mereka dipanggil fototrof. Lain-lain - dengan bantuan tenaga tindak balas redoks, mereka dipanggil chemotrophs. Dalam alga unisel, pemakanan sel, yang fotonya dibentangkan di bawah, dijalankan secara fotosintesis.
Tumbuhan hijau mengandungi klorofil, yang merupakan sebahagian daripada kloroplas. Ia memainkan peranan sebagai antena yang menangkap quanta cahaya. Dalam fasa terang dan gelap fotosintesis, tindak balas enzimatik berlaku (kitaran Calvin), yang mengakibatkan pembentukan semua bahan organik yang digunakan untuk pemakanan daripada karbon dioksida. Oleh itu, sel, yang dipeliharadisebabkan oleh penggunaan tenaga cahaya, dipanggil autotrof atau fototrofik.
Organisme bersel tunggal, dipanggil kemosintetik, menggunakan tenaga yang dibebaskan hasil daripada tindak balas kimia untuk membentuk bahan organik, contohnya, bakteria besi mengoksidakan sebatian ferus kepada besi ferik, dan tenaga yang dibebaskan pergi ke sintesis glukosa molekul.
Oleh itu, organisma fotosintetik menangkap tenaga cahaya dan menukarkannya kepada tenaga ikatan kovalen mono- dan polisakarida. Kemudian, di sepanjang pautan rantai makanan, tenaga dipindahkan ke sel-sel organisma heterotrofik. Dengan kata lain, terima kasih kepada fotosintesis, semua unsur struktur biosfera wujud. Boleh dikatakan bahawa sel, yang pemakanannya berlaku secara autotrof, "menyuap" bukan sahaja dirinya sendiri, tetapi juga semua yang hidup di planet Bumi.
Cara organisma heterotropik makan
Sel yang pemakanannya bergantung kepada pengambilan bahan organik dari persekitaran luar dipanggil heterotrofik. Organisma seperti kulat, haiwan, manusia dan bakteria parasit memecahkan karbohidrat, protein dan lemak menggunakan enzim pencernaan.
Kemudian monomer yang terhasil diserap oleh sel dan digunakan olehnya untuk membina organel dan kehidupan mereka. Nutrien terlarut memasuki sel melalui pinositosis, manakala zarah makanan pepejal memasuki sel melalui fagositosis. Organisma heterotrof boleh dibahagikan kepada saprotrof dan parasit. Yang pertama (contohnya, bakteria tanah, kulat, sesetengah serangga) memakan bahan organik mati, yang kedua (bakteria patogen, helminths, kulat parasit) memakan sel dan tisu organisma hidup.
Mixotrophs, taburannya dalam alam semula jadi
Jenis campuran pemakanan secara semula jadi agak jarang berlaku dan merupakan satu bentuk penyesuaian (idioadaptation) kepada pelbagai faktor persekitaran. Syarat utama untuk mixotrophy ialah kehadiran dalam sel kedua-dua organel yang mengandungi klorofil untuk fotosintesis, dan sistem enzim yang memecahkan nutrien siap yang datang dari persekitaran. Contohnya, haiwan uniselular Euglena green mengandungi kromatofora dengan klorofil dalam hyaloplasma.
Apabila takungan tempat tinggal euglena dinyalakan dengan baik, ia memberi makan seperti tumbuhan, iaitu secara autotrof, melalui fotosintesis. Akibatnya, glukosa disintesis daripada karbon dioksida, yang digunakan oleh sel sebagai makanan. Euglena memberi makan secara heterotropik pada waktu malam, memecahkan bahan organik dengan bantuan enzim yang terletak di dalam vakuol pencernaan. Oleh itu, saintis menganggap pemakanan mixotropik sel sebagai bukti kesatuan asal tumbuhan dan haiwan.
Pertumbuhan sel dan hubungannya dengan trofisme
Peningkatan panjang, jisim, isipadu kedua-dua keseluruhan organisma dan organ dan tisu individunya dipanggil pertumbuhan. Tidak mustahil tanpa bekalan nutrien yang berterusan kepada sel, yang berfungsi sebagai bahan binaan. Untuk mendapatkan jawapan kepada persoalan bagaimana sel berkembang, pemakanannyaberlaku secara autotrof, adalah perlu untuk menjelaskan sama ada ia adalah organisma bebas atau sama ada ia adalah sebahagian daripada individu multisel sebagai unit struktur. Dalam kes pertama, pertumbuhan akan dijalankan semasa interfasa kitaran sel. Proses pertukaran plastik secara intensif berlaku di dalamnya. Pemakanan organisma heterotropik dikaitkan dengan kehadiran makanan yang datang dari persekitaran luaran. Pertumbuhan organisma berbilang sel berlaku disebabkan oleh pengaktifan biosintesis dalam tisu pendidikan, serta dominasi tindak balas anabolik ke atas proses katabolisme.
Peranan oksigen dalam pemakanan sel heterotrofik
Organisme aerobik: Sesetengah bakteria, kulat, haiwan dan manusia menggunakan oksigen untuk memecahkan sepenuhnya nutrien seperti glukosa kepada karbon dioksida dan air (kitaran Krebs). Ia berlaku dalam matriks mitokondria yang mengandungi sistem enzimatik H + -ATP-ase, yang mensintesis molekul ATP daripada ADP. Dalam organisma prokariotik seperti bakteria aerobik dan cyanobacteria, langkah disimilasi oksigen berlaku pada membran plasma sel.
Pemakanan khusus gamet
Dalam biologi molekul dan sitologi, pemakanan sel boleh digambarkan secara ringkas sebagai proses nutrien memasukinya, pemisahannya dan sintesis bahagian tenaga tertentu dalam bentuk molekul ATP. Tropisme gamet: telur dan spermatozoa mempunyai beberapa ciri yang dikaitkan dengan kekhususan tinggi fungsinya. Ini terutama berlaku pada sel kuman wanita, yang terpaksa mengumpul bekalan nutrien yang besar, terutamanya dalam bentukkuning telur.
Selepas persenyawaan, dia akan menggunakannya untuk menghancurkan dan membentuk embrio. Spermatozoa dalam proses pematangan (spermatogenesis) menerima bahan organik daripada sel Sertoli yang terletak di dalam tubul seminiferus. Oleh itu, kedua-dua jenis gamet mempunyai tahap metabolisme yang tinggi, yang mungkin disebabkan oleh trophisme selular yang aktif.
Peranan pemakanan mineral
Proses metabolik adalah mustahil tanpa kemasukan kation dan anion yang merupakan sebahagian daripada garam mineral. Sebagai contoh, ion magnesium diperlukan untuk fotosintesis, ion kalium dan kalsium diperlukan untuk operasi sistem enzim mitokondria, dan kehadiran ion natrium, serta anion karbonat, adalah perlu untuk mengekalkan sifat penampan hyaloplasma. Larutan garam mineral memasuki sel melalui pinositosis atau resapan melalui membran sel. Pemakanan mineral wujud dalam kedua-dua sel autotrof dan heterotrofik.
Ringkasnya, kami yakin bahawa kepentingan pemakanan sel adalah sangat penting, kerana proses ini membawa kepada pembentukan bahan binaan (karbohidrat, protein dan lemak) daripada karbon dioksida dalam organisma autotrof. Sel heterotrof memakan bahan organik yang terbentuk hasil daripada aktiviti penting autotrof. Mereka menggunakan tenaga yang diterima untuk pembiakan, pertumbuhan, pergerakan dan proses kehidupan lain.
