Solu: ruoka ja rakennus. Solujen ravitsemuksen arvo. Esimerkkejä solujen ravitsemuksesta

Nykyaikaiset kokeelliset tutkimukset ovat osoittaneet, että solu on käytännöllisesti katsoen kaikkien elävien organismien monimutkaisin rakenteellinen ja toiminnallinen yksikkö, lukuun ottamatta viruksia, jotka ovat ei-soluisia elämänmuotoja. Sytologia tutkii solun rakennetta ja elämää: hengitys, ravitsemus, lisääntyminen, kasvu. Näitä prosesseja tarkastellaan tässä asiakirjassa.

Solun rakenne

Biologeilla on valon ja elektronimikroskoopin avulla määritetty, että kasvi- ja eläinsoluissa on pintalaite (supramembraani ja sub-membraanikomplekseja), sytoplasmaa ja organeleja. Eläinsoluissa glykokalyysiä sisältäviä entsyymejä on kalvon yläpuolella ja ravinnosta soluihin sytoplasman ulkopuolella. Kasvisoluissa, prokaryooteilla (bakteerit ja syanobakteerit) sekä sienistä muodostuu soluseinämä kalvon yläpuolelle, joka koostuu selluloosasta, ligniinistä tai mureiinista.

Ydin on eukaryoottien pakollinen organelle. Siinä on perinnöllinen materiaali - DNA, jolla on kromosomit. Bakteerit ja syanobakteerit sisältävät nukleoidia, joka toimii deoksiribonukleiinihapon kantajana. Kaikki heistä tekevät tarkasti erityisiä toimintoja, jotka aiheuttavat metabolisia soluprosesseja.

Mitä tarkoitamme käsitteellä "solukerros"

Solun eliniän ilmentymät ovat vain energian siirto ja sen muutos yhdestä lajista toiseen (termodynamiikan ensimmäisen lain mukaan). Energia, joka on ravintoaineissa piilevässä, so. Sitoutuneessa tilassa, kulkee ATP-molekyyleihin. Kysymys siitä, mikä on solujen ravitsemus biologiassa, on vastaus, jossa otetaan huomioon seuraavat oletukset:

1. Solu, joka on avoin biosysteemi, vaatii jatkuvan energian syöttämisen ulkoisesta ympäristöstä.
2. Ravintoon tarvittavia orgaanisia aineita solu voi saada kahdella tavalla:

A) solunsisäisestä ympäristöstä valmiiden yhdisteiden muodossa;

B) syntetisoimalla itsenäisesti proteiinit, hiilihydraatit ja rasvat hiilidioksidista, ammoniakista jne.

Siksi kaikki organismit on jaettu heterotrooppisiin ja autotrofisiin aineisiin, joiden metaboliaa tutkitaan biokemian avulla.

Aineenvaihdunta ja energia

Soluun tulevat orgaaniset aineet jaetaan, jolloin energia vapautuu ATP- tai NADP-H2-molekyyleiksi. Koko joukko assimilaation ja dissimilaation reaktioita on aineenvaihdunta. Seuraavassa tarkastellaan energianvaihtovaiheita, jotka tarjoavat heterotrofisten solujen ravinnon. Ensiksi proteiinit, hiilihydraatit ja lipidit jakautuvat monomeereihinsa: aminohapot, glukoosi, glyseroli ja rasvahapot. Sitten, niiden anoksiaktiivisen pilkkoutumisen aikana, ne hajoavat edelleen (anaerobinen ruoansulatus).

Tällä tavoin solunsisäisten loisten ravinto tapahtuu: rickettsia, klamydia ja patogeeniset bakteerit, esimerkiksi clostridia. Yksisolulaariset hiivasienet jakautuvat glukoosiin etanoliin, laktobasillibakteereihin - maitohapoksi. Siten glykolyysi, alkoholi, öljykasvi, maitohappokäymistö ovat esimerkkejä soluterrii- nistä, joka johtuu anaerobisesta pilkkomisesta heterotrofissa.

Autotrofia ja aineenvaihduntaprosessien ominaisuudet

Maapallolla elävien organismien osalta tärkein energianlähde on aurinko. Kiitos hänelle planeettamme asukkaiden tarpeet. Jotkut niistä syntetisoivat ravinteita valon energian vuoksi, niitä kutsutaan valokuviksi. Toiset - käyttämällä hapetus-pelkistysreaktioiden energiaa, niitä kutsutaan kemotrooppisesti. Yksisoluisissa lajeissa solun ravinnosta, jonka kuva on esitetty alla, on fotosynteesi.

Vihreillä kasveilla on klorofylliä, joka on osa kloroplastia. Se on antennin rooli, joka kaappaa valon määrän. Fotosynteesin valoisissa ja pimeissä vaiheissa esiintyy entsymaattisia reaktioita (Calvin-sykli), jonka tuloksena syntyy kaikkien karbonaattien muodostumista ravinnosta käytetyistä orgaanisista aineista. Siksi solu, jota käytetään valoenergian avulla, kutsutaan autotrofiseksi tai fototrofiseksi.

Yksisoluisia organismeja, joita kutsutaan kemosynteettisiksi organismeiksi, käyttävät kemiallista reaktiota vapauttavan energian orgaanisten aineiden muodostamiseksi. Esimerkiksi rautabakteerit hapoistavat rautayhdisteitä kolmiarvoiseen rautaan ja vapautunut energia menee glukoosimolekyylien synteesiin.

Siten kuvasynteettiset organismit ottavat valon energian ja muuntavat sen mono- ja polysakkaridien kovalenttisten sidosten energiana. Sitten toimitusketjujen välisten yhteyksien kautta energia siirretään heterotrooppisten organismien soluihin. Toisin sanoen fotosynteesin ansiosta olemassa kaikki biosfäärin rakenteelliset elementit. Voidaan sanoa, että solu, joka ruokkii autotrofisesti, ruokkii paitsi itsensä myös kaiken, joka elää maapallolla.

Kuinka heterotrofiset organismit syötetään?

Solu, jonka ruokaa riippuu orgaanisten aineiden saannista ulkoisesta ympäristöstä, kutsutaan heterotrofiseksi. Tällaiset organismit, kuten sienet, eläimet, ihmiset ja loiset bakteerit, hajottavat hiilihydraatit, proteiinit ja rasvat ruoansulatusentsyymien avulla.

Sitten solu absorboi saadut monomeerit ja käyttää sitä rakentamaan sen organelleja ja elintärkeitä toimintoja. Liuotetut ravinteet tulevat soluun pinosytoosiin ja kiinteisiin elintarvikepartikkeleihin - fagosytoosiin. Heterotrofiset organismit voidaan jakaa saprotrofeihin ja loiskiin. Ensimmäiset (esim. Maaperäbakteerit, sienet ja jotkut hyönteiset) syöttävät kuolleita orgaanisia aineita, jälkimmäiset (patogeeniset bakteerit, helminit, loiset sienet) - elävien organismien solut ja kudokset.

Sekoitteet, niiden leviäminen luonnossa

Luonnon monimuotoinen ruoka on tarpeeksi harvinaista ja se on sopeutumisen muoto (idioadaptation) eri ympäristötekijöille. Sekoituksen pääasiallinen tila on solujen ja organeloiden läsnäolo, jotka sisältävät klorofylliä fotosynteesille ja entsyymijärjestelmän, joka hajottaa ympäristöstä tulevat valmiit ravintoaineet. Esimerkiksi yksisoluisen eläimen euglena-vihreä sisältää hyaloplasmakromatoforeja klorofylliä.

Kun säiliö, jossa euglena elää, on hyvin valaistu, se syö kuin kasvi, eli autotrofisesti, fotosynteesillä. Tämän seurauksena glukoosi syntetisoidaan hiilidioksidista, jota solu käyttää ruokana. Yöllä euglena ruokkii heterotrofisesti jakamalla orgaaniset aineet entsyymien kanssa ruoansulatusvakuutuksiin. Siten tutkijat pitävät solun mixotrofista ravitsemusta todisteena kasvien ja eläinten alkuperästä.

Solun kasvu ja sen suhde trofismiin

Kasvua kutsutaan sekä koko organismin että sen yksittäisten elinten ja kudosten pituuden, massan ja tilavuuden kasvuksi. Se on mahdotonta ilman pysyvää syöttöä ravintoaineiden soluihin, jotka toimivat rakennusmateriaalina. Jotta vastaus kysymykseen siitä, miten solu kasvaa, jonka ravitsemus tapahtuu autotrofisesti, on tarpeen selvittää onko se itsenäinen organismi tai se tulee rakenteelliseksi yksiköksi monisoluisessa organismissa. Ensimmäisessä tapauksessa kasvua esiintyy solusyklin välivaiheen aikana. Muovinvaihdon prosesseja esiintyy voimakkaasti siinä. Heterotrooppisten organismien ravitsemus korreloi ulkoisen ympäristön kanssa tulevan ruoan läsnäolon kanssa. Monisoluisen organismin kasvu johtuu biosynteesin aktivoinnista kasvatuskudoksissa sekä anabolisten reaktioiden hallitsevuuden katabolian prosesseissa.

Hapen rooli heterotrofisten solujen ravinnossa

Aerobiset organismit: jotkut bakteerit, sienet, eläimet ja ihmiset käyttävät happea täydellisesti hajoamaan ravintoaineita, kuten glukoosia, hiilidioksidia ja vettä (Krebs-sykli). Se esiintyy mitokondriatrisessa matriisissa, joka sisältää entsymaattisen H + -ATP-ase -yhdistelmän, joka syntetisoi ATP-molekyylit ADP: stä. Prokarioottisissa organismeissa, kuten aerobisissa bakteereissa ja syanobakteereissa, dissimulaation hapen aste tapahtuu solujen plasmamembraanissa.

Elintarvike gametin erityispiirteet

Molekyylibiologiassa ja sytologiassa solun ravitsemusta voidaan lyhyesti kuvata ravinteiden sisääntulon prosessiksi siihen, niiden jakamiseen ja tiettyyn energiaosaan synteesin muodossa ATP-molekyylien muodossa. Troofiset sukusolut: ovules ja spermatozoa, on joitain erityispiirteitä, jotka liittyvät niiden tehtävien korkeaan spesifisyyteen. Tämä pätee erityisesti naisten sukupuoleen, joka joutuu kertymään runsaasti ravintoaineita, pääasiassa keltuainen.

Lannoituksen jälkeen hän käyttää niitä murskamaan ja muodostamaan alkion. Spermatozoa kypsytysprosessissa (spermatogeneesi) saa orgaanisia aineita Sertoli-soluista, jotka sijaitsevat siemenperäisissä tubuleissa. Siten kummankin sukusolutyypillä on suuri aineenvaihdunta, mikä on mahdollista aktiivisen solun trofian ansiosta.

Kivennäisravinnon rooli

Aineenvaihduntaprosessit ovat mahdottomia ilman kationeja ja anioneja, jotka ovat osa mineraalisuoloja. Esimerkiksi magnesiumioniat ovat välttämättömiä fotosynteesille, mitokondriokoneiden entsyymijärjestelmien - kalium- ja kalsiumionien, natriumionei- den sekä karbonaattihapon anionien toiminnan varmistamiseksi hyaloplasmin puskuriominaisuuksien säilyttämiseksi. Mineraalisuolojen liuokset tulevat soluun pinosytoosilla tai diffuusiolla solukalvon läpi. Mineraalinen ravitsemus on ominaista sekä autotrofeille että heterotrofisille soluille.

Yhteenvetona olimme vakuuttuneita siitä, että solujen ravitsemuksen arvo on todella suuri, koska tämä prosessi johtaa rakennusaineiden (hiilihydraatit, proteiinit ja rasvat) muodostumiseen hiilidioksidista autotrofisiin organismeihin. Heterotrofiset solut syövät orgaanisia aineita, jotka ovat muodostuneet autotrofien elintärkeän aktiivisuuden seurauksena. He käyttävät vastaanotettua energiaa lisääntymiseen, kasvuun, liikkumiseen ja muihin elintärkeän toiminnan prosesseihin.