Moderne experimentelle Studien haben festgestellt, dass die Zelle die komplexeste strukturelle und funktionelle Einheit fast aller lebenden Organismen ist, mit Ausnahme von Viren, die nicht-zelluläre Lebensformen sind. Die Zytologie untersucht die Struktur sowie die lebenswichtige Aktivität der Zelle: Atmung, Ernährung, Fortpflanzung, Wachstum. Diese Prozesse werden in dieser Arbeit betrachtet.
Zellstruktur
Biologen haben mit einem Licht- und Elektronenmikroskop festgestellt, dass pflanzliche und tierische Zellen einen Oberflächenapparat (Supramembran- und Submembrankomplexe), Zytoplasma und Organellen enth alten. In tierischen Zellen befindet sich über der Membran eine Glykokalyx, die Enzyme enthält und die Zelle außerhalb des Zytoplasmas ernährt. In Pflanzenzellen, Prokaryoten (Bakterien und Cyanobakterien) sowie Pilzen wird oberhalb der Membran eine Zellwand gebildet, die aus Zellulose, Lignin oder Murein besteht.
Der Zellkern ist ein essentielles OrganellEukaryoten. Es enthält Erbmaterial - DNA, die wie Chromosomen aussieht. Bakterien und Cyanobakterien enth alten ein Nukleoid, das als Träger von Desoxyribonukleinsäure fungiert. Alle von ihnen erfüllen streng spezifische Funktionen, die die metabolischen zellulären Prozesse bestimmen.
Was verstehen wir unter Zellernährung
Die lebenswichtigen Manifestationen einer Zelle sind nichts anderes als die Übertragung von Energie und ihre Umwandlung von einer Form in eine andere (nach dem ersten Hauptsatz der Thermodynamik). Die Energie, die in Nährstoffen in einem latenten, d. h. gebundenen Zustand enth alten ist, geht in ATP-Moleküle über. Auf die Frage, was Zellernährung in der Biologie ist, gibt es eine Antwort, die folgende Postulate berücksichtigt:
- Die Zelle als offenes Biosystem benötigt eine konstante Energiezufuhr aus der äußeren Umgebung.
- Für die Ernährung benötigte organische Substanzen kann die Zelle auf zwei Wegen aufnehmen:
a) aus dem Interzellularmedium, in Form von Fertigpräparaten;
b) selbstständige Synthese von Proteinen, Kohlenhydraten und Fetten aus Kohlendioxid, Ammoniak etc.
Daher werden alle Organismen in heterotrophe und autotrophe Organismen eingeteilt, deren metabolische Eigenschaften biochemisch untersucht werden.
Stoffwechsel und Energie
In die Zelle eintretende organische Substanzen werden gesp alten, wodurch Energie in Form von ATP- oder NADP-H2-Molekülen freigesetzt wird. Die Gesamtheit der Assimilations- und Dissimilationsreaktionen ist Stoffwechsel. Im Folgenden betrachten wir die Stadien des Energiestoffwechsels, die heterotrophe Zellen mit Nährstoffen versorgen. Zuerst Proteine, Kohlenhydrate und Lipidewerden in ihre Monomere zerlegt: Aminosäuren, Glucose, Glycerin und Fettsäuren. Anschließend werden sie während der sauerstofffreien Vergärung weiter zersetzt (anaerobe Vergärung).
Auf diese Weise werden intrazelluläre Parasiten gefüttert: Rickettsien, Chlamydien und krankheitserregende Bakterien wie Clostridium. Einzellige Hefepilze bauen Glucose zu Ethylalkohol ab, Milchsäurebakterien zu Milchsäure. Daher sind Glykolyse, Alkohol-, Buttersäure- und Milchsäuregärung Beispiele für Zellernährung aufgrund anaerober Verdauung in Heterotrophen.
Autotrophie und Merkmale von Stoffwechselprozessen
Für die auf der Erde lebenden Organismen ist die Sonne die Hauptenergiequelle. Dank ihm werden die Bedürfnisse der Bewohner unseres Planeten gedeckt. Einige von ihnen synthetisieren Nährstoffe aufgrund von Lichtenergie, sie werden Phototrophe genannt. Andere - mit Hilfe der Energie von Redoxreaktionen werden sie Chemotrophe genannt. Bei einzelligen Algen erfolgt die Ernährung der Zelle, deren Foto unten dargestellt ist, photosynthetisch.
Grüne Pflanzen enth alten Chlorophyll, das Teil der Chloroplasten ist. Es spielt die Rolle einer Antenne, die Lichtquanten einfängt. In der Licht- und Dunkelphase der Photosynthese laufen enzymatische Reaktionen ab (Calvin-Zyklus), die zur Bildung aller organischen Nahrungsstoffe aus Kohlendioxid führen. Daher die Zelle, die genährt wirdaufgrund der Nutzung von Lichtenergie, wird autotroph oder phototroph genannt.
Einzellige Organismen, Chemosynthetika genannt, nutzen die durch chemische Reaktionen freigesetzte Energie, um organische Substanzen zu bilden, zum Beispiel oxidieren Eisenbakterien Eisenverbindungen zu Eisen(III), und die freigesetzte Energie geht in die Synthese von Glukose Moleküle.
So fangen photosynthetische Organismen Lichtenergie ein und wandeln sie in die Energie kovalenter Bindungen von Mono- und Polysacchariden um. Dann wird entlang der Glieder der Nahrungsketten Energie auf die Zellen heterotropher Organismen übertragen. Mit anderen Worten, dank der Photosynthese existieren alle strukturellen Elemente der Biosphäre. Man kann sagen, dass eine Zelle, deren Ernährung autotroph erfolgt, nicht nur sich selbst „ernährt“, sondern alles, was auf dem Planeten Erde lebt.
Wie heterotrophe Organismen essen
Eine Zelle, deren Ernährung von der Aufnahme organischer Substanzen aus der äußeren Umgebung abhängt, wird als heterotroph bezeichnet. Organismen wie Pilze, Tiere, Menschen und parasitäre Bakterien bauen Kohlenhydrate, Proteine und Fette mithilfe von Verdauungsenzymen ab.
Dann werden die entstehenden Monomere von der Zelle aufgenommen und von ihr zum Aufbau ihrer Organellen und ihres Lebens verwendet. Gelöste Nährstoffe gelangen durch Pinozytose in die Zelle, während feste Nahrungspartikel durch Phagozytose in die Zelle gelangen. Heterotrophe Organismen können in Saprotrophe und Parasiten unterteilt werden. Erstere (z. B. Bodenbakterien, Pilze, einige Insekten) ernähren sich von toter organischer Substanz, letztere (pathogene Bakterien, Helminthen, parasitäre Pilze) ernähren sich von Zellen und Geweben lebender Organismen.
Mixotrophe, ihre Verbreitung in der Natur
Mischformen der Ernährung sind in der Natur eher selten und eine Form der Anpassung (Idioadaptation) an verschiedene Umweltfaktoren. Die Hauptbedingung für die Mixotrophie ist das Vorhandensein beider Organellen in der Zelle, die Chlorophyll für die Photosynthese enth alten, und ein System von Enzymen, die fertige Nährstoffe aus der Umwelt abbauen. Beispielsweise enthält das einzellige Tier Euglena green Chromatophoren mit Chlorophyll im Hyaloplasma.
Wenn das Reservoir, in dem die Euglena lebt, gut beleuchtet ist, ernährt sie sich wie eine Pflanze, also autotroph, durch Photosynthese. Dadurch wird aus Kohlendioxid Glukose synthetisiert, die die Zelle als Nahrung nutzt. Euglena ernährt sich nachts heterotroph und baut mit Hilfe von Enzymen, die sich in den Verdauungsvakuolen befinden, organisches Material ab. Wissenschaftler sehen daher in der mixotrophen Ernährung der Zelle einen Beweis für die Einheit der Herkunft von Pflanzen und Tieren.
Zellwachstum und seine Beziehung zum Trophismus
Eine Zunahme von Länge, Masse und Volumen sowohl des gesamten Organismus als auch seiner einzelnen Organe und Gewebe nennt man Wachstum. Ohne eine ständige Versorgung der Zellen mit Nährstoffen, die als Baustoff dienen, ist dies nicht möglich. Um eine Antwort auf die Frage zu bekommen, wie eine Zelle wächst, deren Ernährungkommt autotroph vor, ist zu klären, ob es sich um einen eigenständigen Organismus handelt oder ob er als strukturelle Einheit Teil eines mehrzelligen Individuums ist. Im ersten Fall wird das Wachstum während der Interphase des Zellzyklus durchgeführt. Darin finden intensiv die Prozesse des Kunststoffaustausches statt. Die Ernährung heterotropher Organismen korreliert mit dem Vorhandensein von Nahrung aus der äußeren Umgebung. Das Wachstum eines vielzelligen Organismus erfolgt aufgrund der Aktivierung der Biosynthese in Bildungsgeweben sowie des Vorherrschens anaboler Reaktionen gegenüber Katabolismusprozessen.
Die Rolle des Sauerstoffs bei der Ernährung heterotropher Zellen
Aerobe Organismen: Einige Bakterien, Pilze, Tiere und Menschen verwenden Sauerstoff, um Nährstoffe wie Glukose vollständig in Kohlendioxid und Wasser abzubauen (der Krebszyklus). Es kommt in der Matrix von Mitochondrien vor, die das enzymatische System H + -ATP-ase enthält, das ATP-Moleküle aus ADP synthetisiert. Bei prokaryotischen Organismen wie aeroben Bakterien und Cyanobakterien findet der Schritt der Sauerstoffdissimilation an der Plasmamembran der Zellen statt.
Spezifische Ernährung von Gameten
In der Molekularbiologie und Zytologie kann die Zellernährung kurz beschrieben werden als der Prozess der Aufnahme von Nährstoffen, ihrer Sp altung und der Synthese eines bestimmten Energieanteils in Form von ATP-Molekülen. Der Trophismus von Gameten: Eier und Spermatozoen weist einige Merkmale auf, die mit der hohen Spezifität ihrer Funktionen verbunden sind. Dies gilt insbesondere für die weibliche Keimzelle, die gezwungen ist, einen großen Vorrat an Nährstoffen anzusammeln, hauptsächlich in Form vonEigelb.
Nach der Befruchtung wird sie sie verwenden, um einen Embryo zu zerkleinern und zu formen. Spermatozoen im Reifungsprozess (Spermatogenese) erh alten organische Substanzen aus Sertoli-Zellen, die sich in den Hodenkanälchen befinden. Somit haben beide Arten von Gameten einen hohen Stoffwechsel, was durch aktiven Zelltrophismus möglich ist.
Die Rolle der mineralischen Ernährung
Stoffwechselprozesse sind ohne den Zufluss von Kationen und Anionen, die Bestandteil von Mineralsalzen sind, nicht möglich. Beispielsweise sind Magnesiumionen für die Photosynthese erforderlich, Kalium- und Calciumionen sind für den Betrieb von mitochondrialen Enzymsystemen erforderlich, und das Vorhandensein von Natriumionen sowie Carbonatanionen ist erforderlich, um die Puffereigenschaften von Hyaloplasma aufrechtzuerh alten. Lösungen von Mineralsalzen gelangen durch Pinozytose oder Diffusion durch die Zellmembran in die Zelle. Mineralische Ernährung ist sowohl autotrophen als auch heterotrophen Zellen inhärent.
Zusammenfassend sind wir davon überzeugt, dass die Bedeutung der Zellernährung wirklich groß ist, da dieser Prozess in autotrophen Organismen zur Bildung von Baustoffen (Kohlenhydraten, Proteinen und Fetten) aus Kohlendioxid führt. Heterotrophe Zellen ernähren sich von organischen Substanzen, die durch die lebenswichtige Aktivität von Autotrophen gebildet werden. Sie nutzen die erh altene Energie für Fortpflanzung, Wachstum, Bewegung und andere Lebensvorgänge.
