Орчин үеийн туршилтын судалгаагаар эс нь эсийн бус амьдралын хэлбэр болох вирусыг эс тооцвол бараг бүх амьд организмын бүтэц, үйл ажиллагааны хамгийн нарийн төвөгтэй нэгж болохыг тогтоосон. Цитологи нь эсийн бүтэц, түүнчлэн амин чухал үйл ажиллагаа: амьсгал, хоол тэжээл, нөхөн үржихүй, өсөлтийг судалдаг. Эдгээр процессыг энэ баримт бичигт авч үзэх болно.
Эсийн бүтэц
Биологичид гэрлийн болон электрон микроскоп ашиглан ургамал, амьтны эсүүд нь гадаргуугийн аппарат (мембран дээрх ба дэд мембраны цогцолборууд), цитоплазм, эрхтэн тогтолцоог агуулдаг болохыг тогтоожээ. Амьтны эсэд гликокаликс нь мембраны дээгүүр байрладаг бөгөөд энэ нь фермент агуулдаг бөгөөд цитоплазмын гаднах эсийг тэжээлээр хангадаг. Ургамлын эсүүд, прокариотууд (бактери ба цианобактери), мөөгөнцөрт целлюлоз, лигнин эсвэл муреинаас бүрдэх мембран дээр эсийн хана үүсдэг.
Цөм нь зайлшгүй чухал эрхтэн юмэукариотууд. Энэ нь хромосом шиг харагддаг удамшлын материал - ДНХ агуулдаг. Бактери ба цианобактери нь дезоксирибонуклеины хүчлийн тээвэрлэгчийн үүрэг гүйцэтгэдэг нуклеоидыг агуулдаг. Тэд бүгд эсийн бодисын солилцооны үйл явцыг тодорхойлдог нарийн тодорхой үүргийг гүйцэтгэдэг.
Бид эсийн тэжээл гэж юуг хэлэх вэ
Эсийн амин чухал илрэлүүд нь энергийг шилжүүлэх, түүнийг нэг хэлбэрээс нөгөө хэлбэрт шилжүүлэхээс өөр юу ч биш (термодинамикийн нэгдүгээр хуулийн дагуу). Шим тэжээлд агуулагдах энерги нь далд хэлбэрээр, өөрөөр хэлбэл холбогдсон төлөвт ATP молекулууд руу шилждэг. Биологийн шинжлэх ухаанд эсийн тэжээл гэж юу вэ гэсэн асуултад дараах постулатуудыг харгалзан үзсэн хариулт байдаг:
- Эс нь нээлттэй биосистем учраас гадаад орчноос байнга эрчим хүчээр хангах шаардлагатай байдаг.
- Хоол тэжээлд шаардлагатай органик бодисыг эс хоёр аргаар авдаг:
a) эс хоорондын орчноос бэлэн нэгдэл хэлбэрээр;
b) нүүрстөрөгчийн давхар исэл, аммиак гэх мэт уураг, нүүрс ус, өөх тосыг бие даан нийлэгжүүлэх.
Тиймээс бүх организмыг гетеротроф ба автотроф гэж хуваадаг бөгөөд тэдгээрийн бодисын солилцооны онцлогийг биохими судалдаг.
Бодисын солилцоо ба энерги
Эсэд орж буй органик бодисууд хуваагдаж, үүний үр дүнд энерги нь ATP эсвэл NADP-H2 молекул хэлбэрээр ялгардаг. Ассимиляци ба диссимиляцийн урвалын бүхэл бүтэн цогц нь бодисын солилцоо юм. Доор бид гетеротроф эсийн тэжээлээр хангадаг энергийн солилцооны үе шатуудыг авч үзэх болно. Эхлээд уураг, нүүрс ус, липидамин хүчил, глюкоз, глицерин, өөх тосны хүчил зэрэг мономеруудад задардаг. Дараа нь хүчилтөрөгчгүй хоол боловсруулах явцад тэдгээр нь цаашид задралд ордог (анаэроб задрал).
Ийм байдлаар эсийн доторх шимэгч хорхойнууд: риккетси, хламиди болон клостридиум зэрэг эмгэг төрүүлэгч нянгаар тэжээгддэг. Нэг эсийн мөөгөнцрийн мөөгөнцөр нь глюкозыг этилийн спирт, сүүн хүчлийн бактерийг сүүн хүчил болгон задалдаг. Тиймээс гликолиз, спирт, бутирик, сүүн хүчлийн исгэх нь гетеротрофуудын агааргүй задралын улмаас эсийн тэжээлийн жишээ юм.
Автотрофи ба бодисын солилцооны үйл явцын онцлог
Дэлхий дээр амьдардаг организмын хувьд эрчим хүчний гол эх үүсвэр нь нар юм. Түүний ачаар манай гаригийн оршин суугчдын хэрэгцээг хангаж байна. Тэдний зарим нь гэрлийн энергийн улмаас шим тэжээлийг нэгтгэдэг бөгөөд тэдгээрийг фототроф гэж нэрлэдэг. Бусад нь - исэлдэлтийн урвалын энергийн тусламжтайгаар тэдгээрийг химотроф гэж нэрлэдэг. Нэг эст замагт доорх зургийг харуулсан эсийн тэжээлийг фотосинтезийн аргаар гүйцэтгэдэг.
Ногоон ургамал нь хлоропластын нэг хэсэг болох хлорофилл агуулдаг. Энэ нь гэрлийн квантуудыг авдаг антенны үүргийг гүйцэтгэдэг. Фотосинтезийн гэрэл ба харанхуй үе шатанд ферментийн урвал (Калвины мөчлөг) явагддаг бөгөөд үүний үр дүнд нүүрстөрөгчийн давхар ислээс хоол тэжээлд ашигладаг бүх органик бодисууд үүсдэг. Тиймээс тэжээгддэг эсгэрлийн энергийг ашигладаг тул автотроф эсвэл фототроф гэж нэрлэдэг.
Химисинтетик гэж нэрлэгддэг нэг эст организмууд химийн урвалын үр дүнд ялгарах энергийг ашиглан органик бодис үүсгэдэг, жишээлбэл, төмрийн бактери нь төмрийн нэгдлүүдийг төмрийг исэлдүүлдэг бөгөөд ялгарсан энерги нь глюкозын нийлэгжилтэд ордог. молекулууд.
Тиймээс фото-синтетик организмууд гэрлийн энергийг барьж аваад моно- болон полисахаридын ковалент холбооны энерги болгон хувиргадаг. Дараа нь хүнсний гинжин хэлхээний дагуу энерги нь гетеротроф организмын эсүүдэд шилждэг. Өөрөөр хэлбэл, фотосинтезийн ачаар биосферийн бүх бүтцийн элементүүд оршин байдаг. Хоол тэжээл нь автотроф хэлбэрээр явагддаг эс нь зөвхөн өөрийгөө төдийгүй дэлхий дээр амьдардаг бүх зүйлийг "тэжээдэг" гэж хэлж болно.
Гетеротроф организмууд хэрхэн хооллодог
Хоол тэжээл нь гадаад орчноос авах органик бодисоос хамаардаг эсийг гетеротроф гэж нэрлэдэг. Мөөгөнцөр, амьтан, хүн, шимэгч бактери зэрэг организмууд хоол боловсруулах ферментийг ашиглан нүүрс ус, уураг, өөх тосыг задалдаг.
Дараа нь үүссэн мономерууд нь эсэд шингэж, эд эрхтэн, амьдралыг бий болгоход ашигладаг. Ууссан шим тэжээл нь пиноцитозоор эсэд ордог бол хатуу хүнсний хэсгүүд фагоцитозоор эсэд ордог. Гетеротроф организмыг сапротроф ба шимэгч гэж хувааж болно. Эхнийх нь (жишээлбэл, хөрсний бактери, мөөгөнцөр, зарим шавж) үхсэн органик бодисоор хооллодог бол сүүлийнх нь (эмгэг төрүүлэгч бактери, гельминт, шимэгч мөөгөнцөр) амьд организмын эс, эд эсээр хооллодог.
Миксотрофууд, тэдгээрийн байгальд тархалт
Холимог хоол тэжээл нь байгальд маш ховор тохиолддог бөгөөд хүрээлэн буй орчны янз бүрийн хүчин зүйлд дасан зохицох (idioadaptation) хэлбэр юм. Миксотрофийн гол нөхцөл бол эсэд фотосинтезийн хлорофилл агуулсан хоёр органелл, хүрээлэн буй орчноос ирж буй бэлэн тэжээлийг задалдаг ферментийн систем байх явдал юм. Жишээлбэл, нэг эст амьтан Euglena green нь гиалоплазмд хлорофилл бүхий хроматофор агуулдаг.
Евглена амьдардаг усан сан сайн гэрэлтэй байвал фотосинтезийн замаар ургамал шиг, өөрөөр хэлбэл автотрофоор хооллодог. Үүний үр дүнд глюкоз нь нүүрстөрөгчийн давхар ислээс нийлэгждэг бөгөөд эс нь хоол хүнс болгон ашигладаг. Euglena шөнийн цагаар гетеротрофоор хооллож, хоол боловсруулах вакуольд байрлах ферментийн тусламжтайгаар органик бодисыг задалдаг. Тиймээс эрдэмтэд эсийн миксотроф тэжээлийг ургамал, амьтны гарал үүслийн нэгдмэл байдлын баталгаа гэж үздэг.
Эсийн өсөлт ба түүний трофизмтэй хамаарал
Бүхэл бүтэн организм болон түүний бие даасан эрхтэн, эд эсийн урт, жин, эзэлхүүний өсөлтийг өсөлт гэж нэрлэдэг. Барилгын материалын үүрэг гүйцэтгэдэг эсүүдэд шим тэжээлийг тогтмол нийлүүлэхгүйгээр боломжгүй юм. Эс хэрхэн ургадаг, ямар тэжээллэг байдаг вэ гэсэн асуултын хариуг авахын тулдЭнэ нь автотроф хэлбэрээр явагддаг тул энэ нь бие даасан организм уу эсвэл бүтцийн нэгжийн хувьд олон эсийн биетийн нэг хэсэг мөн үү гэдгийг тодруулах шаардлагатай. Эхний тохиолдолд өсөлт нь эсийн мөчлөгийн интерфазын үед явагдана. Үүнд хуванцар солилцооны үйл явц эрчимтэй явагддаг. Гетеротроф организмын хоол тэжээл нь гадаад орчноос ирж буй хоол хүнстэй холбоотой байдаг. Олон эст организмын өсөлт нь боловсролын эдэд биосинтез идэвхжсэнээс гадна катаболизмын процессоос анаболик урвал давамгайлж байгаатай холбоотой юм.
Гетеротроф эсийн тэжээл дэх хүчилтөрөгчийн үүрэг
Аэробик организмууд: Зарим бактери, мөөгөнцөр, амьтан, хүн глюкоз зэрэг шим тэжээлийг нүүрстөрөгчийн давхар исэл, ус (Кребсийн мөчлөг) болгон бүрэн задлахын тулд хүчилтөрөгч ашигладаг. Энэ нь ADP-ээс ATP молекулуудыг нэгтгэдэг H + -ATP-ase ферментийн системийг агуулсан митохондрийн матрицад тохиолддог. Аэробик бактери ба цианобактери зэрэг прокариот организмд хүчилтөрөгч ялгах үе шат нь эсийн плазмын мембран дээр явагддаг.
Гаметын өвөрмөц тэжээл
Молекулын биологи, цитологийн шинжлэх ухаанд эсийн тэжээлийг түүнд шим тэжээлийн бодисууд орж, хуваагдах, энергийн тодорхой хэсгийг АТФ молекул хэлбэрээр нэгтгэх үйл явц гэж товч тайлбарлаж болно. Гаметийн трофик: өндөг, эр бэлгийн эс нь тэдгээрийн үйл ажиллагааны өндөр өвөрмөц онцлогтой холбоотой зарим онцлог шинж чанартай байдаг. Энэ нь ялангуяа эмэгтэй үр хөврөлийн эсэд хамаатай бөгөөд энэ нь шим тэжээлийн их хэмжээний нөөцийг голчлон хэлбэрээр хуримтлуулахаас өөр аргагүй болдог.шар.
Бөрдсөний дараа тэрээр тэдгээрийг буталж үр хөврөл үүсгэхэд ашигладаг. Spermatozoa боловсорч гүйцсэн (сперматогенез) нь үрийн сувагт байрлах Сертоли эсээс органик бодисыг хүлээн авдаг. Иймээс хоёр төрлийн бэлгийн эсийн бодисын солилцоо өндөр байдаг бөгөөд энэ нь эсийн идэвхтэй трофизмын улмаас боломжтой байдаг.
Эрдэс тэжээлийн үүрэг
Ашигт малтмалын давсны нэг хэсэг болох катион ба анионууд орохгүйгээр бодисын солилцооны үйл явц боломжгүй юм. Жишээлбэл, магнийн ионууд нь фотосинтез, кали, кальцийн ионууд нь митохондрийн ферментийн системийн үйл ажиллагаанд шаардлагатай байдаг ба натрийн ионууд, түүнчлэн карбонат анионууд нь гиалоплазмын буфер шинж чанарыг хадгалахад шаардлагатай байдаг. Ашигт малтмалын давсны уусмалууд нь эсийн мембранаар дамжин пиноцитоз эсвэл тархалтаар эсэд ордог. Ашигт малтмалын тэжээл нь автотроф болон гетеротроф эсүүдэд байдаг.
Дүгнэж хэлэхэд, энэ үйл явц нь автотроф организмд нүүрстөрөгчийн давхар ислээс барилгын материал (нүүрс ус, уураг, өөх тос) үүсэхэд хүргэдэг тул эсийн тэжээлийн ач холбогдол үнэхээр агуу гэдэгт бид итгэлтэй байна. Гетеротроф эсүүд нь автотрофуудын амин чухал үйл ажиллагааны үр дүнд үүссэн органик бодисоор хооллодог. Тэд хүлээн авсан энергийг нөхөн үржихүй, өсөлт, хөдөлгөөн болон бусад амьдралын үйл явцад ашигладаг.
