Το κύτταρο είναι η στοιχειώδης μονάδα όλων των οργανισμών. Ο βαθμός δραστηριότητας, η ικανότητα προσαρμογής στις περιβαλλοντικές συνθήκες εξαρτάται από την κατάστασή του. Οι διαδικασίες ζωής του κυττάρου υπόκεινται σε ορισμένα πρότυπα. Ο βαθμός δραστηριότητας καθενός από αυτούς εξαρτάται από τη φάση του κύκλου ζωής. Συνολικά, υπάρχουν δύο από αυτά: μεσοφάση και διαίρεση (φάση Μ). Το πρώτο παίρνει το χρόνο μεταξύ του σχηματισμού ενός κυττάρου και του θανάτου ή της διαίρεσης του. Κατά την περίοδο της ενδιάμεσης φάσης, σχεδόν όλες οι κύριες διαδικασίες της ζωτικής δραστηριότητας του κυττάρου προχωρούν ενεργά: διατροφή, αναπνοή, ανάπτυξη, ευερεθιστότητα, κίνηση. Η κυτταρική αναπαραγωγή πραγματοποιείται μόνο στη φάση Μ.
Περίοδοι ενδιάμεσων φάσεων
Ο χρόνος ανάπτυξης των κυττάρων μεταξύ των διαιρέσεων χωρίζεται σε διάφορα στάδια:
- προσυνθετικό, ή φάση G-1, - αρχική περίοδος: σύνθεση αγγελιοφόρου RNA, πρωτεϊνών και ορισμένων άλλων κυτταρικών στοιχείων;
- συνθετικό, ή φάση S: διπλασιασμός DNA;
- μετασυνθετική, ή φάση G-2: προετοιμασία για μίτωση.
Επιπλέον, ορισμένα κύτταρα σταματούν να διαιρούνται μετά τη διαφοροποίηση. Στο δικό τουςδεν υπάρχει περίοδος G-1 στη μεσοφάση. Βρίσκονται στη λεγόμενη φάση ανάπαυσης (G-0).
Μεταβολισμός
Όπως αναφέρθηκε ήδη, οι ζωτικές διεργασίες ενός ζωντανού κυττάρου ως επί το πλείστον προχωρούν κατά τη διάρκεια της μεσοφασικής περιόδου. Το κυριότερο είναι ο μεταβολισμός. Χάρη σε αυτό, λαμβάνουν χώρα όχι μόνο διάφορες εσωτερικές αντιδράσεις, αλλά και μεσοκυτταρικές διεργασίες που συνδέουν μεμονωμένες δομές σε ολόκληρο τον οργανισμό.
Ο μεταβολισμός έχει ένα συγκεκριμένο μοτίβο. Οι ζωτικές διαδικασίες ενός κυττάρου εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από την τήρησή του, την απουσία οποιωνδήποτε διαταραχών σε αυτό. Οι ουσίες, πριν επηρεάσουν το ενδοκυτταρικό περιβάλλον, πρέπει να διεισδύσουν στη μεμβράνη. Στη συνέχεια υφίστανται μια ορισμένη επεξεργασία στη διαδικασία της διατροφής ή της αναπνοής. Στο επόμενο στάδιο, τα προϊόντα επεξεργασίας που προκύπτουν χρησιμοποιούνται για τη σύνθεση νέων στοιχείων ή τον μετασχηματισμό των υπαρχουσών δομών. Τα μεταβολικά προϊόντα που απομένουν μετά από όλους τους μετασχηματισμούς, τα οποία είναι επιβλαβή για το κύτταρο ή απλά δεν χρειάζονται, απομακρύνονται στο εξωτερικό περιβάλλον.
Αφομοίωση και αφομοίωση
Τα ένζυμα εμπλέκονται στη ρύθμιση της διαδοχικής αλλαγής των μετασχηματισμών μιας ουσίας σε άλλη. Συμβάλλουν στην ταχύτερη ροή ορισμένων διεργασιών, λειτουργούν δηλαδή ως καταλύτες. Κάθε τέτοιος «επιταχυντής» επηρεάζει μόνο έναν συγκεκριμένο μετασχηματισμό, κατευθύνοντας τη διαδικασία προς μία κατεύθυνση. Οι νεοσχηματιζόμενες ουσίες εκτίθενται περαιτέρω σε άλλα ένζυμα που συμβάλλουν στον περαιτέρω μετασχηματισμό τους.
Ταυτόχρονα, τα πάνταοι διαδικασίες της ζωτικής δραστηριότητας των κυττάρων συνδέονται με τον ένα ή τον άλλο τρόπο με δύο αντίθετες τάσεις: αφομοίωση και αφομοίωση. Για το μεταβολισμό, η αλληλεπίδρασή τους, η ισορροπία ή κάποια αντίθεση είναι η βάση. Μια ποικιλία ουσιών που προέρχονται από το εξωτερικό μετατρέπονται υπό τη δράση των ενζύμων στις συνήθεις και απαραίτητες για το κύτταρο. Αυτοί οι συνθετικοί μετασχηματισμοί ονομάζονται αφομοίωση. Ωστόσο, αυτές οι αντιδράσεις απαιτούν ενέργεια. Η πηγή του είναι οι διαδικασίες της αφομοίωσης, ή της καταστροφής. Η αποσύνθεση μιας ουσίας συνοδεύεται από την απελευθέρωση ενέργειας που είναι απαραίτητη για να προχωρήσουν οι βασικές διαδικασίες της ζωτικής δραστηριότητας του κυττάρου. Η αφομοίωση προάγει επίσης τον σχηματισμό απλούστερων ουσιών, οι οποίες στη συνέχεια χρησιμοποιούνται για νέα σύνθεση. Ορισμένα από τα προϊόντα αποσύνθεσης αφαιρούνται.
Οι διαδικασίες ζωής ενός κυττάρου συχνά συνδέονται με την ισορροπία της σύνθεσης και της αποσύνθεσης. Έτσι, η ανάπτυξη είναι δυνατή μόνο εάν η αφομοίωση υπερισχύει της αφομοίωσης. Είναι ενδιαφέρον ότι ένα κύτταρο δεν μπορεί να αναπτύσσεται επ' αόριστον: έχει ορισμένα όρια, όταν φτάσει στα οποία η ανάπτυξη σταματά.
Infiltration
Η μεταφορά ουσιών από το περιβάλλον στο κύτταρο πραγματοποιείται παθητικά και ενεργητικά. Στην πρώτη περίπτωση, η μεταφορά γίνεται δυνατή λόγω διάχυσης και όσμωσης. Η ενεργή μεταφορά συνοδεύεται από δαπάνη ενέργειας και συχνά συμβαίνει σε αντίθεση με αυτές τις διαδικασίες. Έτσι, για παράδειγμα, τα ιόντα καλίου διεισδύουν. Εγχέονται στο κύτταρο, ακόμα κι αν η συγκέντρωσή τους στο κυτταρόπλασμα υπερβαίνει το επίπεδό τουςπεριβάλλον.
Τα χαρακτηριστικά των ουσιών επηρεάζουν τον βαθμό διαπερατότητας της κυτταρικής μεμβράνης γι' αυτές. Έτσι, οι οργανικές ουσίες εισέρχονται στο κυτταρόπλασμα πιο εύκολα από τις ανόργανες. Για τη διαπερατότητα, το μέγεθος των μορίων έχει επίσης σημασία. Επίσης, οι ιδιότητες της μεμβράνης εξαρτώνται από τη φυσιολογική κατάσταση του κυττάρου και τα περιβαλλοντικά χαρακτηριστικά όπως η θερμοκρασία και το φως.
Food
Σχετικά καλά μελετημένες ζωτικές διεργασίες συμμετέχουν στην πρόσληψη ουσιών από το περιβάλλον: η κυτταρική αναπνοή και η διατροφή της. Η τελευταία πραγματοποιείται με τη βοήθεια της πινοκυττάρωσης και της φαγοκυττάρωσης.
Ο μηχανισμός και των δύο διεργασιών είναι παρόμοιος, αλλά μικρότερα και πυκνότερα σωματίδια συλλαμβάνονται κατά τη διάρκεια της πινοκύτωσης. Τα μόρια της απορροφούμενης ουσίας απορροφώνται από τη μεμβράνη, συλλαμβάνονται από ειδικές εκβολές και βυθίζονται μαζί τους μέσα στο κύτταρο. Ως αποτέλεσμα, σχηματίζεται ένα κανάλι και στη συνέχεια εμφανίζονται φυσαλίδες από τη μεμβράνη που περιέχει σωματίδια τροφής. Σταδιακά, απελευθερώνονται από το κέλυφος. Επιπλέον, τα σωματίδια εκτίθενται σε διαδικασίες πολύ κοντά στην πέψη. Μετά από μια σειρά μετασχηματισμών, οι ουσίες αναλύονται σε απλούστερες και χρησιμοποιούνται για τη σύνθεση των στοιχείων που είναι απαραίτητα για το κύτταρο. Ταυτόχρονα, μέρος των σχηματιζόμενων ουσιών απορρίπτεται στο περιβάλλον, καθώς δεν υπόκειται σε περαιτέρω επεξεργασία ή χρήση.
Αναπνοή
Η διατροφή δεν είναι η μόνη διαδικασία που συμβάλλει στην εμφάνιση των απαραίτητων στοιχείων στο κύτταρο. Ανάσα απόη ουσία του μοιάζει πολύ με αυτό. Είναι μια σειρά από διαδοχικές μετατροπές υδατανθράκων, λιπιδίων και αμινοξέων, με αποτέλεσμα να προκύπτουν νέες ουσίες: διοξείδιο του άνθρακα και νερό. Το πιο σημαντικό μέρος της διαδικασίας είναι ο σχηματισμός ενέργειας, η οποία αποθηκεύεται από το κύτταρο με τη μορφή ATP και ορισμένων άλλων ενώσεων.
Με οξυγόνο
Οι διαδικασίες ζωής ενός ανθρώπινου κυττάρου, όπως και πολλών άλλων οργανισμών, είναι αδιανόητες χωρίς αερόβια αναπνοή. Η κύρια ουσία που είναι απαραίτητη για αυτό είναι το οξυγόνο. Η απελευθέρωση της πολύ αναγκαίας ενέργειας, καθώς και ο σχηματισμός νέων ουσιών, συμβαίνει ως αποτέλεσμα της οξείδωσης.
Η διαδικασία της αναπνοής χωρίζεται σε δύο στάδια:
- γλυκόλυση;
- στάδιο οξυγόνου.
Γλυκόλυση είναι η διάσπαση της γλυκόζης στο κυτταρόπλασμα ενός κυττάρου υπό τη δράση ενζύμων χωρίς τη συμμετοχή οξυγόνου. Αποτελείται από έντεκα διαδοχικές αντιδράσεις. Ως αποτέλεσμα, δύο μόρια ATP σχηματίζονται από ένα μόριο γλυκόζης. Στη συνέχεια, τα προϊόντα αποσύνθεσης εισέρχονται στα μιτοχόνδρια, όπου ξεκινά το στάδιο του οξυγόνου. Ως αποτέλεσμα πολλών ακόμη αντιδράσεων, σχηματίζονται διοξείδιο του άνθρακα, πρόσθετα μόρια ATP και άτομα υδρογόνου. Γενικά, το κύτταρο λαμβάνει 38 μόρια ATP από ένα μόριο γλυκόζης. Λόγω της μεγάλης ποσότητας αποθηκευμένης ενέργειας η αερόβια αναπνοή θεωρείται πιο αποτελεσματική.
Αναερόβια αναπνοή
Τα βακτήρια έχουν διαφορετικό τύπο αναπνοής. Χρησιμοποιούν θειικά άλατα, νιτρικά και ούτω καθεξής αντί για οξυγόνο. Αυτός ο τύπος αναπνοής είναι λιγότερο αποτελεσματικός, αλλά παίζει τεράστιο ρόλο.ρόλο στον κύκλο της ύλης στη φύση. Χάρη στους αναερόβιους οργανισμούς πραγματοποιείται ο βιογεωχημικός κύκλος του θείου, του αζώτου και του νατρίου. Γενικά, οι διαδικασίες προχωρούν παρόμοια με την αναπνοή οξυγόνου. Μετά το τέλος της γλυκόλυσης, οι προκύπτουσες ουσίες εισέρχονται σε μια αντίδραση ζύμωσης, η οποία μπορεί να οδηγήσει σε αιθυλική αλκοόλη ή γαλακτικό οξύ.
Ευερεθιστότητα
Το κύτταρο αλληλεπιδρά συνεχώς με το περιβάλλον. Η απάντηση στην επίδραση διαφόρων εξωτερικών παραγόντων ονομάζεται ευερεθιστότητα. Εκφράζεται στη μετάβαση του κυττάρου σε μια διεγερτή κατάσταση και στην εμφάνιση μιας αντίδρασης. Ο τύπος απόκρισης στην εξωτερική επιρροή διαφέρει ανάλογα με τα λειτουργικά χαρακτηριστικά. Τα μυϊκά κύτταρα ανταποκρίνονται με συστολή, τα κύτταρα των αδένων με έκκριση και οι νευρώνες δημιουργώντας μια νευρική ώθηση. Είναι η ευερεθιστότητα που βασίζεται σε πολλές φυσιολογικές διεργασίες. Χάρη σε αυτό, για παράδειγμα, πραγματοποιείται νευρική ρύθμιση: οι νευρώνες είναι σε θέση να μεταδίδουν διέγερση όχι μόνο σε παρόμοια κύτταρα, αλλά και σε στοιχεία άλλων ιστών.
Division
Έτσι, υπάρχει ένα συγκεκριμένο κυκλικό μοτίβο. Οι διαδικασίες ζωής του κυττάρου σε αυτό επαναλαμβάνονται σε όλη την περίοδο της μεσοφάσεως και τελειώνουν είτε με το θάνατο του κυττάρου είτε με τη διαίρεση του. Η αυτοαναπαραγωγή είναι το κλειδί για τη διατήρηση της ζωής γενικά μετά την εξαφάνιση ενός συγκεκριμένου οργανισμού. Κατά την κυτταρική ανάπτυξη, η αφομοίωση υπερβαίνει την αφομοίωση, ο όγκος αυξάνεται ταχύτερα από την επιφάνεια. Ως αποτέλεσμα, διαδικασίεςη ζωτική δραστηριότητα του κυττάρου αναστέλλεται, αρχίζουν βαθιές μεταμορφώσεις, μετά από τις οποίες η ύπαρξη του κυττάρου καθίσταται αδύνατη, προχωρά σε διαίρεση. Στο τέλος της διαδικασίας, σχηματίζονται νέα κύτταρα με αυξημένο δυναμικό και μεταβολισμό.
Είναι αδύνατο να πούμε ποιες διεργασίες της κυτταρικής ζωτικής δραστηριότητας παίζουν τον πιο σημαντικό ρόλο. Όλοι τους είναι αλληλένδετοι και ανούσιοι σε απομόνωση το ένα από το άλλο. Ο λεπτός και καλά λαδωμένος μηχανισμός εργασίας που υπάρχει στο κελί μας θυμίζει για άλλη μια φορά τη σοφία και το μεγαλείο της φύσης.
