Müasir eksperimental tədqiqatlar müəyyən etmişdir ki, hüceyrə qeyri-hüceyrəvi həyat formaları olan viruslar istisna olmaqla, demək olar ki, bütün canlı orqanizmlərin ən mürəkkəb struktur və funksional vahididir. Sitologiya hüceyrənin quruluşunu, eləcə də həyati fəaliyyətini öyrənir: tənəffüs, qidalanma, çoxalma, böyümə. Bu proseslər bu məqalədə nəzərdən keçiriləcək.
Hüceyrə quruluşu
İşıq və elektron mikroskopundan istifadə etməklə bioloqlar müəyyən ediblər ki, bitki və heyvan hüceyrələrində səth aparatı (membranüstü və submembran kompleksləri), sitoplazma və orqanoidlər var. Heyvan hüceyrələrində qlikokaliks membranın üstündə yerləşir, tərkibində fermentlər var və hüceyrənin sitoplazmadan kənarda qidalanmasını təmin edir. Bitki hüceyrələrində, prokariotlarda (bakteriyalar və siyanobakteriyalar), həmçinin göbələklərdə membranın üstündə sellüloza, liqnin və ya mureindən ibarət hüceyrə divarı əmələ gəlir.
Nüvə vacib orqanoiddireukariotlar. Onun tərkibində xromosomlara bənzəyən irsi material - DNT var. Bakteriyalar və siyanobakteriyalar dezoksiribonuklein turşusunun daşıyıcısı kimi çıxış edən bir nukleoid ehtiva edir. Onların hamısı metabolik hüceyrə proseslərini təyin edən ciddi şəkildə spesifik funksiyaları yerinə yetirir.
Hüceyrəvi qidalanma dedikdə nə nəzərdə tutulur
Hüceyrənin həyati təzahürləri enerjinin ötürülməsindən və onun bir formadan digərinə çevrilməsindən başqa bir şey deyildir (termodinamikanın birinci qanununa görə). Qida maddələrində gizli, yəni bağlı vəziyyətdə olan enerji ATP molekullarına keçir. Biologiyada hüceyrə qidalanmasının nə olduğu sualına aşağıdakı postulatları nəzərə alan cavab var:
- Açıq biosistem olan hüceyrə xarici mühitdən daimi enerji təchizatı tələb edir.
- Qidalanma üçün lazım olan üzvi maddələri hüceyrə iki yolla ala bilir:
a) hüceyrələrarası mühitdən, hazır birləşmələr şəklində;
b) karbon qazı, ammonyak və s.-dən zülalların, karbohidratların və yağların müstəqil sintezi.
Buna görə də bütün orqanizmlər metabolik xüsusiyyətləri biokimya tərəfindən öyrənilən heterotrof və avtotrofa bölünür.
Metabolizm və enerji
Hüceyrəyə daxil olan üzvi maddələr parçalanmaya məruz qalır, bunun nəticəsində enerji ATP və ya NADP-H2 molekulları şəklində ayrılır. Assimilyasiya və dissimilyasiya reaksiyalarının bütün dəsti maddələr mübadiləsidir. Aşağıda heterotrof hüceyrələrin qidalanmasını təmin edən enerji mübadiləsinin mərhələlərini nəzərdən keçirəcəyik. Əvvəlcə zülallar, karbohidratlar və lipidlərmonomerlərinə parçalanır: amin turşuları, qlükoza, qliserin və yağ turşuları. Sonra oksigensiz həzm zamanı onlar daha da parçalanırlar (anaerob həzm).
Bu yolla hüceyrədaxili parazitlər qidalanır: rikketsiya, xlamidiya və klostridium kimi patogen bakteriyalar. Birhüceyrəli maya göbələkləri qlükozanı etil spirtinə, laktik turşu bakteriyalarını laktik turşuya parçalayır. Beləliklə, qlikoliz, spirt, butirik, laktik turşu fermentasiyası heterotroflarda anaerob həzm nəticəsində hüceyrə qidalanmasına nümunədir.
Autotrofiya və metabolik proseslərin xüsusiyyətləri
Yer üzündə yaşayan orqanizmlər üçün əsas enerji mənbəyi Günəşdir. Onun sayəsində planetimizin sakinlərinin ehtiyacları ödənilir. Onların bəziləri işıq enerjisi hesabına qida maddələrini sintez edir, onlara fototroflar deyilir. Digərləri - redoks reaksiyalarının enerjisinin köməyi ilə onlara kemotroflar deyilir. Birhüceyrəli yosunlarda fotosu aşağıda təqdim olunan hüceyrənin qidalanması fotosintetik yolla həyata keçirilir.
Yaşıl bitkilərin tərkibində xloroplastların bir hissəsi olan xlorofil var. O, işıq kvantlarını tutan antena rolunu oynayır. Fotosintezin işıqlı və qaranlıq fazalarında fermentativ reaksiyalar (Kalvin dövrü) baş verir, nəticədə karbon qazından qidalanma üçün istifadə olunan bütün üzvi maddələr əmələ gəlir. Buna görə də qidalanan hüceyrəişıq enerjisinin istifadəsinə görə avtotrof və ya fototrof adlanır.
Xemosintetiklər adlanan təkhüceyrəli orqanizmlər kimyəvi reaksiyalar nəticəsində ayrılan enerjini üzvi maddələr əmələ gətirmək üçün istifadə edir, məsələn, dəmir bakteriyaları dəmir birləşmələrini dəmir dəmirə oksidləşdirir və ayrılan enerji qlükoza sintezinə gedir. molekullar.
Beləliklə, fotosintetik orqanizmlər işıq enerjisini tutur və onu mono- və polisaxaridlərin kovalent bağlarının enerjisinə çevirir. Sonra qida zəncirlərinin halqaları boyunca enerji heterotrof orqanizmlərin hüceyrələrinə ötürülür. Başqa sözlə, fotosintez sayəsində biosferin bütün struktur elementləri mövcuddur. Demək olar ki, qidalanması avtotrof şəkildə baş verən hüceyrə təkcə özünü deyil, həm də Yer planetində yaşayan hər şeyi “qidalandırır”.
Heterotrof orqanizmlər necə qidalanır
Qidalanması xarici mühitdən üzvi maddələrin qəbulundan asılı olan hüceyrəyə heterotrof deyilir. Göbələklər, heyvanlar, insanlar və parazitar bakteriyalar kimi orqanizmlər həzm fermentlərindən istifadə edərək karbohidratları, zülalları və yağları parçalayır.
Sonra yaranan monomerlər hüceyrə tərəfindən sorulur və onun orqanoidlərini və həyatını qurmaq üçün istifadə olunur. Həll olunmuş qida maddələri hüceyrəyə pinositoz, bərk qida hissəcikləri isə faqositoz yolu ilə daxil olur. Heterotrof orqanizmləri saprotroflara və parazitlərə bölmək olar. Birincilər (məsələn, torpaq bakteriyaları, göbələklər, bəzi həşəratlar) ölü üzvi maddələrlə, ikincilər (patogen bakteriyalar, helmintlər, parazitar göbələklər) canlı orqanizmlərin hüceyrə və toxumaları ilə qidalanır.
Mixotroflar, onların təbiətdə yayılması
Təbiətdə qarışıq qidalanma növü olduqca nadirdir və müxtəlif ekoloji amillərə uyğunlaşma (idioadaptasiya) formasıdır. Miksotrofiyanın əsas şərti hüceyrədə fotosintez üçün xlorofil olan hər iki orqanoidin və ətraf mühitdən gələn hazır qida maddələrini parçalayan fermentlər sisteminin olmasıdır. Məsələn, birhüceyrəli heyvan Evqlena yaşılının hialoplazmasında xlorofilli xromatoforlar var.
Evqlenanın yaşadığı su anbarı yaxşı işıqlandırıldıqda o, bitki kimi, yəni avtotrof olaraq fotosintez yolu ilə qidalanır. Nəticədə hüceyrənin qida kimi istifadə etdiyi karbon qazından qlükoza sintez olunur. Euglena gecə heterotrofik şəkildə qidalanır, həzm vakuollarında yerləşən fermentlərin köməyi ilə üzvi maddələri parçalayır. Beləliklə, alimlər hüceyrənin miksotrof qidalanmasını bitki və heyvanların mənşəyinin vəhdətinin sübutu hesab edirlər.
Hüceyrə böyüməsi və onun trofizmlə əlaqəsi
Həm bütün orqanizmin, həm də onun ayrı-ayrı orqan və toxumalarının uzunluğunun, kütləsinin, həcminin artmasına böyümə deyilir. Tikinti materialı kimi xidmət edən hüceyrələrə daimi qidalanma olmadan mümkün deyil. Bir hüceyrənin necə böyüdüyü, hansı qidalanma ilə bağlı sualına cavab almaq üçünavtotrof şəkildə baş verir, onun müstəqil orqanizm olub-olmadığını və ya struktur vahid kimi çoxhüceyrəli fərdin bir hissəsi olub-olmadığını aydınlaşdırmaq lazımdır. Birinci halda, böyümə hüceyrə dövrünün interfazası zamanı həyata keçiriləcək. Orada plastik mübadiləsi prosesləri intensiv şəkildə baş verir. Heterotrof orqanizmlərin qidalanması xarici mühitdən gələn qidanın olması ilə əlaqələndirilir. Çoxhüceyrəli orqanizmin böyüməsi təhsil toxumalarında biosintezin aktivləşməsi, həmçinin katabolizm proseslərindən anabolik reaksiyaların üstünlük təşkil etməsi hesabına baş verir.
Heterotrof hüceyrələrin qidalanmasında oksigenin rolu
Aerob orqanizmlər: Bəzi bakteriyalar, göbələklər, heyvanlar və insanlar qlükoza kimi qidaları karbon qazına və suya (Krebs dövrü) tamamilə parçalamaq üçün oksigendən istifadə edirlər. ADP-dən ATP molekullarını sintez edən H + -ATP-ase fermentativ sistemini ehtiva edən mitoxondrilərin matrisində baş verir. Aerob bakteriyalar və siyanobakteriyalar kimi prokaryotik orqanizmlərdə oksigen dissimilyasiya mərhələsi hüceyrələrin plazma membranında baş verir.
Qametlərin spesifik qidalanması
Molekulyar biologiya və sitologiyada hüceyrə qidalanmasını qısaca olaraq qida maddələrinin ona daxil olması, onların parçalanması və enerjinin müəyyən hissəsinin ATP molekulları şəklində sintezi kimi təsvir etmək olar. Qametlərin trofizmi: yumurta və spermatozoidlər onların funksiyalarının yüksək spesifikliyi ilə əlaqəli bəzi xüsusiyyətlərə malikdir. Bu, əsasən, qida maddələrinin böyük bir ehtiyatını toplamaq məcburiyyətində qalan qadın germ hüceyrəsinə aiddir.sarısı.
Mayalanmadan sonra o, onları əzmək və embrion yaratmaq üçün istifadə edəcək. Yetişmə (spermatogenez) prosesində spermatozoidlər seminifer borularda yerləşən Sertoli hüceyrələrindən üzvi maddələr alır. Beləliklə, hər iki növ gamet yüksək səviyyədə metabolizmə malikdir və bu, aktiv hüceyrə trofizmi sayəsində mümkündür.
Mineral qidalanmanın rolu
Mineral duzların tərkib hissəsi olan kationların və anionların axını olmadan metabolik proseslər qeyri-mümkündür. Məsələn, maqnezium ionları fotosintez üçün, kalium və kalsium ionları mitoxondrial ferment sistemlərinin işləməsi üçün, hialoplazmanın bufer xassələrini saxlamaq üçün isə natrium ionlarının, eləcə də karbonat anionlarının olması lazımdır. Mineral duzların məhlulları hüceyrəyə pinositoz və ya hüceyrə membranı vasitəsilə diffuziya yolu ilə daxil olur. Mineral qidalanma həm avtotrof, həm də heterotrof hüceyrələrə xasdır.
Xülasə edərək, əminik ki, hüceyrə qidalanmasının əhəmiyyəti həqiqətən böyükdür, çünki bu proses avtotrof orqanizmlərdə karbon qazından tikinti materialının (karbohidratlar, zülallar və yağlar) əmələ gəlməsinə səbəb olur. Heterotrof hüceyrələr avtotrofların həyat fəaliyyəti nəticəsində əmələ gələn üzvi maddələrlə qidalanır. Onlar alınan enerjini çoxalma, böyümə, hərəkət və digər həyat prosesləri üçün istifadə edirlər.
