Какими способами клетка может питаться

Как питаются автотрофное и гетеротрофное организмы

Вопрос 1. За счет чего получают энергию автотрофы?
Автотрофные организмы (гр. аутус — сам и трофе — питание) — это организмы, синтезирующие органику из неорганических веществ за счет энергии солнечной радиации (фотосинтез; фототрофы) или за счет энергии окисления неорганических соединений (хемосинтез; хемотрофы). К автографам относятся все зеленые растения и некоторые бактерии (пурпурные и зеленые, содержащие бактериохлорофилл), к хемотрофам — нитрифицирующие бактерии, серо- и железобактерии и др.

Вопрос 2. За счет чего получают энергию гетеротрофы?
Гетеротрофные организмы (гр. гетерос — другой, трофе — питание) — это организмы, питающиеся готовыми органическими соединениями. К ним относятся сапротрофы — организмы, питающиеся мертвой органикой, и паразиты — питающиеся живой органикой. К сапротрофам относится большинство животных, человек, бактерии гниения и брожения, грибы; к паразитам — некоторые простейшие, паразитические черви, клещи, болезнетворные бактерии и т.д. При окислении органических веществ в клетках гетеротрофов выделяется энергия, которая используется ими для процессов жизнедеятельности.

Вопрос 3. Какие черты делают эвглену зеленую похожей на животное и на растение?
Эвглена зелёная — это одноклеточный организм с признаками животного и растения. Эвглена зеленая относится к классу Жгутиковых. Движение у представителей этого класса происходит с помощью жгутиков. Эвглена зеленая принадлежит к растительным жгутиконосцам. Она обитает в мелких стоячих водоемах, вода которых содержит много растворенных органических веществ.
На свету эвглена зеленая питается как зеленое растение: происходит процесс фотосинтеза, и образуются питательные вещества. Минеральные вещества, кислород и углекислый газ эвглена поглощает из воды через всю поверхность тела.
В темноте при наличии в воде растворенных органических веществ эвглена теряет хлорофилл, становится бесцветной и переходит к гетеротрофному питанию. В клеточной глотке образуются микроскопические пищеварительные вакуоли. Этот тип питания называется миксотрофным, или смешанным, встречается у многих растительных жгутиконосцев. Наличие у эвглены двух способов питания сближает этот организм как с животными, так и с растениями, и свидетельствует о единстве происхождения этих групп организмов от общего предка.

Источник

Клетка: питание и строение. Значение питания клетки. Примеры питания клетки

Современными экспериментальными исследованиями установлено, что клетка представляет собой сложнейшую структурно-функциональную единицу практически всех живых организмов, за исключением вирусов, являющихся неклеточными формами жизни. Цитология изучает строение, а также жизнедеятельность клетки: дыхание, питание, размножение, рост. Эти процессы будут рассмотрены в данной работе.

Строение клетки

С помощью светового и электронного микроскопа биологи установили, что растительные и животные клетки содержат поверхностный аппарат (надмембранные и подмембранные комплексы), цитоплазму и органеллы. У животных клеток над мембраной расположен гликокаликс, содержащий ферменты и обеспечивающий питание клетки вне цитоплазмы. У клеток растений, прокариот (бактерий и цианобактерий), а также грибов над мембраной образуется клеточная стенка, которая состоит из целлюлозы, лигнина или муреина.

Ядро является обязательной органеллой эукариот. В нем находится наследственный материал – ДНК, имеющий вид хромосом. Бактерии и цианобактерии содержат нуклеоид, выполняющий функции носителя дезоксирибонуклеиновой кислоты. Все они выполняют строго специфические функции, обуславливающие метаболические клеточные процессы.

Что мы понимаем под понятием «клеточное питание»

Жизненные проявления клетки являются ничем иным, как передачей энергии и превращением ее из одного вида в другой (согласно первому закону термодинамики). Энергия, находящаяся в питательных веществах в скрытом, т. е. связанном состоянии, переходит в молекулы АТФ. На вопрос о том, что такое питание клетки в биологии, существует ответ, который учитывает следующие постулаты:

1. Клетка, являясь открытой биосистемой, требует постоянного притока энергии из внешней среды.
2. Органические вещества, нужные для питания, клетка может получить двумя путями:

а) из межклеточной среды, в виде уже готовых соединений;

б) самостоятельно синтезируя белки, углеводы и жиры из углекислого газа, аммиака и т.д.

Поэтому все организмы делятся на гетеротрофные и автотрофные, особенности обмена веществ которых изучает биохимия.

Обмен веществ и энергии

Органические вещества, поступающие в клетку, подвергаются расщеплению, в результате чего выделяется энергия в виде молекул АТФ или НАДФ-Н2. Вся совокупность реакций ассимиляции и диссимиляции — это метаболизм. Ниже мы рассмотрим этапы энергетического обмена, обеспечивающие питание гетеротрофных клеток. Сначала белки, углеводы и липиды расщепляются до своих мономеров: аминокислот, глюкозы, глицерина и жирных кислот. Затем, в ходе бескислородного расщепления, они подвергаются дальнейшему распаду (анаэробное расщепление).

Таким способом происходит питание внутриклеточных паразитов: риккетсий, хламидий и патогенных бактерий, например, клостридий. Одноклеточные грибы-дрожжи расщепляют глюкозу до этилового спирта, молочнокислые бактерии – до молочной кислоты. Таким образом, гликолиз, спиртовое, маслянокислое, молочнокислое брожение – это примеры питания клетки вследствие анаэробного расщепления у гетеротрофов.

Автотрофность и особенности процессов метаболизма

Для организмов, живущих на Земле, главным источником энергии является Солнце. Благодаря ему обеспечиваются потребности обитателей нашей планеты. Одни из них синтезируют питательные вещества благодаря световой энергии, их называют фототрофами. Другие – с помощью энергии окислительно-восстановительных реакций, они называются хемотрофами. У одноклеточных водорослей питание клетки, фото которого представлено ниже, осуществляется фотосинтетически.

Зелёные растения содержат хлорофилл, входящий в состав хлоропластов. Он играет роль антенны, улавливающей кванты света. В световой и темновой фазах фотосинтеза происходят ферментативные реакции (цикл Кальвина), результатом которых является образование из углекислого газа всех органических веществ, используемых для питания. Поэтому клетка, питание которой происходит вследствие использования световой энергии, называется автотрофной или фототрофной.

Одноклеточные организмы, называемые хемосинтетиками, для образования органических веществ используют энергию, высвобождаемую в результате химических реакций, например, железобактерии окисляют соединения двухвалентного железа до трехвалентного, а выделившаяся энергия идёт на синтез молекул глюкозы.

Таким образом, организмы фото-синтетики улавливают световую энергию и превращают её в энергию ковалентных связей моно- и полисахаридов. Затем по звеньям цепей питания энергия передаётся клеткам гетеротрофных организмов. Иными словами, благодаря фотосинтезу существуют все структурные элементы биосферы. Можно сказать, что клетка, питание которой происходит автотрофным путём, «кормит» не только себя, но и все, живущее на планете Земля.

Как питаются гетеротрофные организмы

Клетка, питание которой зависит от поступления в нее органических веществ из внешней среды, называется гетеротрофной. Такие организмы, как грибы, животные, человек, а также паразитические бактерии расщепляют углеводы, белки и жиры с помощью пищеварительных ферментов.

Затем полученные мономеры всасываются клеткой и используются ею для построения своих органелл и жизнедеятельности. Растворенные питательные вещества поступают в клетку путем пиноцитоза, а твердые частицы пищи – фагоцитоза. Гетеротрофные организмы можно разделить на сапротрофов и паразитов. Первые (например, почвенные бактерии, грибы, некоторые насекомые) питаются мёртвой органикой, вторые (болезнетворные бактерии, гельминты, паразитические грибы) – клетками и тканями живых организмов.

Миксотрофы, их распространение в природе

Смешанный тип питания в природе встречается достаточно редко и представляет собой форму приспособления (идиоадаптацию) к различным факторам внешней среды. Главное условие миксотрофности — это наличие в клетке и органелл, содержащих хлорофилл для осуществления фотосинтеза, и системы ферментов, расщепляющих готовые питательные вещества, поступающие из окружающей среды. Например, одноклеточное животное эвглена зеленая содержит в гиалоплазме хроматофоры с хлорофиллом.

Когда водоем, в котором обитает эвглена, хорошо освещен, она питается как растение, т. е. автотрофно, путем фотосинтеза. В результате чего из углекислого газа синтезируется глюкоза, которую клетка и использует как пищу. Ночью эвглена питается гетеротрофно, расщепляя органические вещества с помощью ферментов, находящихся в пищеварительных вакуолях. Таким образом, миксотрофное питание клетки ученые считают доказательством единства происхождения растений и животных.

Рост клетки и его взаимосвязь с трофикой

Увеличение длины, массы, объема как всего организма, так и отдельных его органов и тканей, называют ростом. Он невозможен без постоянного поступления в клетки питательных веществ, служащих строительным материалом. Чтобы получить ответ на вопрос о том, как растёт клетка, питание которой происходит автотрофно, нужно уточнить, является ли она самостоятельным организмом или же входит как структурная единица в состав многоклеточной особи. В первом случае, рост будет осуществляться в период интерфазы клеточного цикла. В нем интенсивно происходят процессы пластического обмена. Питание гетеротрофных организмов коррелятивно связано с наличием пищи, поступающей из внешней среды. Рост многоклеточного организма происходит вследствие активизации биосинтеза в образовательных тканях, а также преобладания анаболических реакций над процессами катаболизма.

Роль кислорода в питании гетеротрофных клеток

Аэробные организмы: некоторые бактерии, грибы, животные и человек используют кислород для полного расщепления питательных веществ, например, глюкозы, до углекислого газа и воды (цикл Кребса). Он происходит в матриксе митохондрий, содержащих ферментативную систему Н+-АТФ-азу, которая синтезирует молекулы АТФ из АДФ. У прокариотических организмов, таких как аэробные бактерии и цианобактерии, кислородный этап диссимиляции происходит на плазматической мембране клеток.

Специфика питания гамет

В молекулярной биологии и цитологии питание клетки кратко можно охарактеризовать как процесс поступления в нее питательных веществ, их расщепление и синтез определенной порции энергии в виде молекул АТФ. Трофика гамет: яйцеклеток и сперматозоидов, имеет некоторые особенности, связанные с высокой специфичностью их функций. Особенно это касается женской половой клетки, вынужденной накапливать большой запас питательных веществ, в основном в виде желтка.

После оплодотворения она будет использовать их для дробления и образования зародыша. Сперматозоиды в процессе созревания (сперматогенеза) получают органические вещества из клеток Сертоли, расположенных в семенных канальцах. Таким образом, оба типа гамет имеют высокий уровень обмена веществ, который возможен, благодаря активной клеточной трофике.

Роль минерального питания

Процессы метаболизма невозможны без притока катионов и анионов, входящих в состав минеральных солей. Например, для фотосинтеза необходимы иона магния, для работы ферментных систем митохондрии – ионы калия и кальция, для сохранения буферных свойств гиалоплазмы – наличие ионов натрия, а также анионов карбонатной кислоты. Растворы минеральных солей поступают в клетку путем пиноцитоза или диффузии через клеточную мембрану. Минеральное питание присуще как автотрофным, так и гетеротрофным клеткам.

Подводя итог, мы убедились, что значение питания клетки действительно велико, так как этот процесс приводит к образованию строительного материала (углеводов, белков и жиров) из углекислого газа у автотрофных организмов. Гетеротрофные клетки питаются органическими веществами, образованными вследствие жизнедеятельности автотрофов. Полученную энергию они используют для размножения, роста, движения и других процессов жизнедеятельности.

Источник

Питание клеток и рост. Способы питания клетки

Согласно ранним исследования в области здоровья, понятие «питание клеток» рассматривалось в примитивном смысле. Говорили, что это просто необходимо для выживания. Мол, живому существу нужно минимальное количество питательных веществ, которые должны присутствовать в рационе для предотвращения появления внешне видимых неисправностей или явных заболеваний. В современном мире, благодаря передовым технологиям и способности заглянуть внутрь тела, можно проследить, как питательные вещества попадают в клетку, какие другие процессы там происходят. Важным является то, что этот новый взгляд помогает понять, почему недостаток важных пищевых компонентов может привести к низкому уровню энергии, раннему старению или болезни.

Что такое клетка?

Клетки – это фундаментальные единицы жизни, из которых состоят все ткани и органы. Эти мельчайшие компоненты постоянно взаимодействуют друг с другом, реагируя на всевозможные сигналы. Питание клеток организма является жизненно важным, так как если их функционирование не будет осуществляться эффективно, это может привести к снижению общих физических показателей, появлению болезней.

Одна из многих важных функций, которые клетки выполняют в повседневной жизни, – сохранение ДНК от разрушения. Кроме того, они обеспечивают энергией весь организм. ДНК хранится в ядре. Существует масса способов, чтобы держать его в безопасности. Однако исследования показали, что неправильное питание клеток с низким содержанием антиоксидантов и других фитонутриентов в сочетании с экологическим воздействием таких токсинов, как пестициды, может привести к повреждению ДНК. Этот ущерб, называемый также мутацией, может влиять на способность производить энергию. Кроме того, он провоцирует появление воспалений тканей, их преждевременное старение.

Роль питания в жизни клетки

В среднем взрослый человек имеет около 30 триллионов клеток. При этом каждый день тысячи новых единиц реплицируются из старых, изношенных или повреждённых. Питание клетки – это процесс обеспечения питательным сырьём с целью создания новых и поддержания старых единиц. Кроме того, некоторые питательные вещества также защищают от повреждения и обеспечивают организм необходимой энергией. Несмотря на то что клетки различных тканей и органов могут отличаться по форме, размеру, свойствам, они содержат похожие компоненты, которые выполняют конкретные задачи.

Питание и клеточная мембрана

Оболочка, которая инкапсулирует клетки, называется клеточной мембраной. Она служит в качестве структурной границы, которая предохраняет внутреннее содержание от внешнего вмешательства и попадания нежелательных агентов. В то же время эта оболочка служит в качестве полупроницаемого фильтра, обеспечивающего процесс жизнедеятельности клетки, питание. Через него могут входить питательные вещества, а отходы, наоборот, выводятся из организма. Всё это способствует межклеточному общению и координированию всех физиологических функций организма.

Мембрана состоит в основном из жиров, которые, будучи нерастворимыми в воде, образуют естественный барьер, формирующий границы и структуры. Основной функцией липидов является создание формы и структурной устойчивости. Ещё одним важным компонентом являются белки. Они обеспечивают коммуникацию и служат средством крепления. Например, костные клетки прикрепляются к костной ткани посредством белков в клеточных мембранах. Важной их функцией также является передача сигналов при принятии питательных веществ и выведении отходов.

Главная функция клеточной мембраны

Клетки являются строительными блоками всех физических структур. Всё в организме – от волос на голове и вплоть до ногтей на пальцах, а также кожа, кровь, органы и кости – состоит из клеток. Их стены, называемые клеточной мембраной, словно ограждения крепости, которые пропускают полезные вещества и отталкивают то, что может навредить. И хотя они различаются между собой (кровяные непохожи на нервные, костные отличаются от мышечных и так далее), все они имеют базовую структуру и нуждаются в таком жизненно важном процессе, как питание клеток. Это главный источник энергии и жизненной силы.

Питание клеток и выработка энергии: митохондрии

Клеточная мембрана окружает клетки подобно коже, покрывающей тело. Таким же образом, как в организме имеются ткани и органы для выполнения определённых функций, так и каждая клеточка имеет собственные их миниатюрные версии. Они называются органоидами. Некоторые из наиболее важных органелл, отвечающих за производство энергии из питательных веществ, являются митохондриями. В организме их очень много.

Каждая ячейка содержит от нескольких сотен до более двух тысяч митохондрий, в зависимости от их потребности в энергии. Например, клетки сердца и скелетных мышц, которые имеют очень высокую потребность в энергии для поддержки постоянного движения внутри тела, имеют 40% своей площади, занимаемой этими образованиями. В среднем тело человека содержит более одного квадриллиона подобных компонентов. В отличие от наружной мембраны клетки, каждая митохондрия имеет две оболочки: внутреннюю и наружную. Первая состоит из 75% белка – это гораздо больше, чем любая другая клеточная граница. Эти белки входят в состав электрон-транспортной цепи и играют ключевую роль в генерации АТФ.

Как происходит процесс питания на клеточном уровне?

Одноклеточные образования также имеют органеллы, аналогичные тем, которые содержатся в более сложных организмах. Они нужны для успешного завершения многих жизненных процессов. Функция центрального управления непосредственно связана с ядром клетки, которое имеет ДНК и управляет синтезом белков в клетке. Митохондрии ответственны за процесс клеточного дыхания и преобразования глюкозы в энергию. Рибосомы гарантируют функционирование транспортных каналов в эндоплазматической сети. Клеточная мембрана избирательно регулирует перемещение материалов.

Правильное питание играет важную роль в нейтрализации вредных веществ и сохранении здоровья на клеточном уровне, так как обеспечивает клетки питательными веществами, которые служат в качестве строительных блоков и защищают важные функции. Например, производство энергии. Особенности питания клетки связаны с работой каждой из её составляющих. Пищевые белки впоследствии распадаются на аминокислоты, а затем повторно синтезируются в новые аналогичные вещества. Некоторые аминокислоты используются также для изготовления сигнальных химических веществ, таких как гормоны. Те, в свою очередь, являются неотъемлемой частью межклеточных коммуникаций. Обеспечение организма достаточным количеством важных питательных веществ может помочь сохранить правильную структуру мембраны.

Оптимальное клеточное питание

Важный процесс, влияющий на жизнедеятельность клетки – питание. Он должен происходить в оптимальных условиях. При этом основой для крепкого здоровья являются клеточные мембраны. Подобно тому, как строительство дома невозможно представить без закладывания крепкого фундамента, так и у здорового, нормально функционирующего органа должна быть прочная основа. Ассимиляцией называют тонкий процесс попадания питательных веществ в саму клетку через мембрану, которая для оптимального функционирования должна быть здоровой, мягкой и гибкой.

Что есть человеку для лучшего клеточного питания? Жизнедеятельность каждого образования начинается с употребления здоровой пищи из экологически чистых продуктов. Редко бывает так, что привычный ежедневный рацион включает в себя только необходимые вещества и в том количестве, в котором это действительно нужно. Здесь хорошую службу могут сослужить качественные пищевые добавки, которые способны повысить уровень клеточного питания до оптимальной отметки.

Семь жизненных процессов

Каждая клетка имеет несколько задач, которые исполняет:

• Размножение. Произведение потомства – это один из самых важных жизненных процессов.
• Движение. Клетка должна быть подвижной. Она постоянно находится в состоянии менять свою форму.
• Метаболизм – основной биологический процесс для самосохранения, который включает катаболические и анаболические процессы.
• Дыхание – генерации энергии для метаболических процессов, размножения клеток и их так называемого технического обслуживания.

• Питание. Приём пищи может осуществляться различными способами в зависимости от того, является ли организм одноклеточным или многоклеточным.
• Гомеостаз – состояние динамического равновесия организма с окружающей его средой при помощи по крайней мере одного из 5 чувств.
• Выделение – избавление от продуктов жизнедеятельности.

Способы питания различных организмов

Питание необходимо для энергии и роста. Все живые существа на планете нуждаются в пище. Но в их организме способы питания клетки могут различаться. Растения способны создавать собственные продукты путём фотосинтеза. Они используют солнечный свет, чтобы превратить простые молекулы углекислого газа и воды в более сложные углеводы. Животным, в свою очередь, приходится добывать себе пропитание за счёт других животных или растений. В этом случае происходит обратный процесс. Более сложные вещества разбиваются на маленькие, простые, растворимые молекулы, которые впоследствии могут быть использованы для энергии и роста.

Тело человека состоит из триллионов крошечных строительных блоков, каждый из которых тем или иным способом принимает участие в жизненно важных процессах: дыхании, производстве энергии, передвижении, пищеварении, выделении, размножении и других. Клетки похожи на миниатюрные органы, каждый из которых окружён защитной оболочкой. Иногда происходит так, что питание и рост клетки становятся невозможными. Это случается по причине несостоятельности усвоения веществ или ликвидации отходов. В этом случае клетка становится токсичной и может принести вред организму, не позволяя ему функционировать должным образом.

Источник