Основні процеси життєдіяльності клітини: опис процесів

Навчання 02 липня 2022 Перегляди: 71

Клітина — елементарна одиниця всіх організмів. Від її стану залежить ступінь активності, здатність пристосовуватися до умов середовища. Процеси життєдіяльності клітини підпорядковані певним закономірностям. Ступінь активності протікання кожного з них залежить від фази життєвого циклу. Всього їх виділяють дві: інтерфаза і поділ (фаза М). Перша займає час між утворенням клітини та її загибеллю або поділом. У період інтерфази активно протікають практично всі основні процеси життєдіяльності клітини: харчування, дихання, зріст, дратівливість, рух. Розмноження клітини здійснюється тільки на фазі М.

Періоди інтерфази

Час клітинного росту між поділами поділяється на кілька етапів:

• пресинтетичний, або фаза G-1, — початковий період: синтез матричної РНК, білків та деяких інших клітинних елементів;
• синтетичний, або фаза S: подвоєння ДНК;
• постсинтетичний, або фаза G-2: підготовка до мітозу.

Крім того, деякі клітини після диференціації перестають ділитися. В їх інтерфазі відсутній період G-1. Вони знаходяться в так званій фазі спокою (G-0).

Обмін речовин

Як вже було сказано, процеси життєдіяльності живої клітини здебільшого протікають у період інтерфази. Основним з них вважається обмін речовин. Завдяки йому протікають не тільки різні внутрішні реакції, а й міжклітинні процеси, що зв’язують окремі структури в цілий організм.

Обміну речовин притаманна певна схема. Процеси життєдіяльності клітини багато в чому залежать від її дотримання, відсутності будь-яких порушень у ній. Речовини, перш ніж вплинути на внутрішньоклітинне середовище, повинні проникнути крізь мембрану. Потім вони піддаються певній переробці в процесі харчування або дихання. На наступному етапі продукти переробки використовуються для синтезу нових елементів або перетворення наявних структур. Продукти обміну, що залишилися після всіх перетворень, які шкідливі для клітини або просто не потрібні їй, видаляються в зовнішнє середовище.

Асиміляція та дисиміляція

Регуляцією послідовної зміни перетворень одних речовин в інші займаються ферменти. Вони сприяють більш швидкому протіканню певних процесів, тобто виступають як каталізатори. Кожен такий «прискорювач» впливає лише на конкретне перетворення, спрямовуючи перебіг процесу в одну сторону. Знову утворені речовини далі піддаються впливу інших ферментів, що сприяють подальшому їх перетворенню.

При цьому всі процеси життєдіяльності клітини так чи інакше пов’язані з двома протилежними тенденціями: асиміляцією та дисиміляцією. Для обміну речовин їх взаємодія, баланс або деяке протистояння є основою. Різноманітні речовини, що надійшли ззовні, перетворюються під дією ферментів на звичні і необхідні для клітини. Ці синтетичні перетворення називаються асиміляцією. При цьому для подібних реакцій необхідна енергія. Її джерелом є процеси дисиміляції, або руйнування. Розпад речовини супроводжується виділенням енергії, необхідної для того, щоб могли протікати основні процеси життєдіяльності клітини. Дисиміляція також сприяє утворенню простіших речовин, які потім використовуються для нового синтезу. Частина продуктів розпаду при цьому виводиться.

Процеси життєдіяльності клітини пов’язані часто з балансом синтезу і розпаду. Так, зростання можливе тільки при переважанні асиміляції над дисиміляцією. Цікаво, що нескінченно рости клітина не може: в ній закладені певні межі, після досягнення яких зростання зупиняється.

Проникнення

Транспортування речовин з навколишнього середовища в клітку здійснюється пасивно і активно. У першому випадку перенесення стає можливим завдяки дифузії та осмосу. Активне транспортування супроводжується витратою енергії і часто відбувається всупереч зазначеним процесам. Таким чином, наприклад, проникають іони калію. Вони нагнітаються в клітку, навіть якщо їх концентрація в цитоплазмі перевищує її рівень у зовнішньому середовищі.

Характеристики речовин впливають на ступінь проникності для них клітинної мембрани. Так, органічні речовини потрапляють в цитоплазму легше, ніж неорганічні. Для проникливості має значення і розмір молекул. Також властивості мембрани залежать від фізіологічного стану клітини і таких особливостей навколишнього середовища, як температура і освітленість.

Харчування

У надходженні речовин з навколишнього середовища беруть участь досить добре вивчені процеси життєдіяльності: дихання клітини та її харчування. Останнє здійснюється за допомогою піноцитозу і фагоцитозу. Механізм обох процесів схожий, але під час піноцитозу захоплюються менш великі і щільні частинки. Молекули поглинаної речовини адсорбуються мембраною, захоплюються спеціальними виростами і занурюються разом з ними всередину клітини. У результаті утворюється канал, а потім виникають бульбашки з мембрани, що містять харчові частинки. Поступово вони звільняються від оболонки. Далі часточки піддаються впливу дуже близьких до травлення процесів. Після низки перетворень речовини розщеплюються на більш прості і використовуються для синтезу елементів, необхідних клітині. При цьому частина речовин, що утворилися, виводиться в навколишнє середовище, оскільки не підлягає подальшій переробці або використанню.

Дихання

Харчування — не єдиний процес, що сприяє появі в клітині необхідних елементів. Дихання за своєю суттю з ним дуже схоже. Воно являє собою ряд послідовних перетворень вуглеводів, ліпідів і амінокислот, в результаті яких виникають нові речовини: вуглекислий газ і вода. Найважливіша частина процесу полягає в утворенні енергії, яка запасається клітиною у вигляді АТФ і деяких інших сполук.

За участю кисню

Процеси життєдіяльності клітини людини, як і багатьох інших організмів, немислимі без аеробного дихання. Головною речовиною, необхідною для нього, є кисень. Звільнення такої необхідної енергії, а також утворення нових речовин відбувається в результаті окислення.

Процес дихання ділиться на дві стадії:

• гліколіз;
• кисневий етап.

Гліколіз — це розщеплення глюкози в цитоплазмі клітини під дією ферментів без участі кисню. Він являє собою одинадцять послідовно змінюючих один одного реакцій. У результаті з однієї молекули глюкози утворюються дві молекули АТФ. Продукти розпаду при цьому потрапляють у мітохондрії, де починається кисневий етап. У результаті ще кількох реакцій утворюються вуглекислий газ, додаткові молекули АТФ і атоми водню. Загалом клітина отримує з однієї молекули глюкози 38 молекул АТФ. Саме через велику кількість запасної енергії аеробне дихання і вважається більш ефективним.

Анаеробне дихання

Для бактерій властивий інший тип дихання. Вони замість кисню використовують сульфати, нітрати та інше. Такий тип дихання менш ефективний, однак він відіграє величезну роль у кругообігу речовин у природі. Завдяки анаеробним організмам здійснюється біогеохімічний цикл сірки, азоту і натрію. Загалом процеси протікають аналогічно кисневому диханню. Після закінчення гліколізу речовини, що утворилися, вступають у реакцію бродіння, результатом якого може стати етиловий спирт або молочна кислота.

Дратівливість

Клітина постійно взаємодіє з навколишнім середовищем. Відповідь на вплив різних зовнішніх факторів називається дратівливістю. Вона виражається в переході клітини у збуджений стан і виникненні реакції. Тип відповіді на зовнішній вплив відрізняється залежно від функціональних особливостей. М’язові клітини відповідають скороченням, клітини залоз — виділенням секрету, а нейрони — генерацією нервового імпульсу. Саме дратівливість лежить в основі багатьох фізіологічних процесів. Завдяки їй, наприклад, здійснюється нервова регуляція: нейрони здатні передавати збудження не тільки аналогічним клітинам, а й елементам інших тканин.

Ділення

Таким чином, існує певна циклічна схема. Процеси життєдіяльності клітини в ній повторюються під час усього періоду інтерфази і завершуються або загибеллю клітини, або її поділом. Самовідтворення є запорукою збереження життя в цілому після зникнення конкретного організму. Під час зростання клітини асиміляція перевищує дисиміляцію, обсяг зростає швидше, ніж поверхня. У результаті процеси життєдіяльності клітини загальмовуються, починаються глибокі перетворення, після завершення яких існування клітини стає неможливим, вона переходить до поділу. Після закінчення процесу формуються нові клітини зі збільшеним потенціалом та обміном речовин.

Не можна сказати, які процеси життєдіяльності клітини відіграють найважливішу роль. Всі вони взаємопов’язані і безглузді у відриві один від одного. Тонкий і налагоджений механізм роботи, що існує в клітці, черговий раз нагадує про мудрість і грандіозність природи.