Studi eksperimental modern telah menetapkan bahwa sel adalah unit struktural dan fungsional paling kompleks dari hampir semua organisme hidup, kecuali virus, yang merupakan bentuk kehidupan non-seluler. Sitologi mempelajari struktur, serta aktivitas vital sel: respirasi, nutrisi, reproduksi, pertumbuhan. Proses-proses ini akan dipertimbangkan dalam makalah ini.
Struktur sel
Dengan menggunakan mikroskop cahaya dan elektron, ahli biologi telah menetapkan bahwa sel tumbuhan dan hewan mengandung peralatan permukaan (kompleks supra-membran dan sub-membran), sitoplasma dan organel. Dalam sel hewan, glikokaliks terletak di atas membran, yang mengandung enzim dan memberikan nutrisi ke sel di luar sitoplasma. Pada sel tumbuhan, prokariota (bakteri dan cyanobacteria), serta jamur, dinding sel terbentuk di atas membran, yang terdiri dari selulosa, lignin atau murein.
Inti adalah organel pentingeukariota. Ini berisi materi keturunan - DNA, yang terlihat seperti kromosom. Bakteri dan cyanobacteria mengandung nukleoid yang bertindak sebagai pembawa asam deoksiribonukleat. Semuanya melakukan fungsi yang sangat spesifik yang menentukan proses metabolisme seluler.
Apa yang kami maksud dengan nutrisi seluler
Manifestasi vital sel tidak lain adalah transfer energi dan transformasinya dari satu bentuk ke bentuk lainnya (menurut hukum pertama termodinamika). Energi yang ditemukan dalam nutrisi dalam keadaan laten, yaitu, keadaan terikat, masuk ke molekul ATP. Untuk pertanyaan apa itu nutrisi sel dalam biologi, ada jawaban yang memperhitungkan postulat berikut:
- Sel, sebagai biosistem terbuka, membutuhkan pasokan energi yang konstan dari lingkungan eksternal.
- Zat organik yang dibutuhkan untuk nutrisi, sel dapat diperoleh dengan dua cara:
a) dari medium antar sel, berupa senyawa jadi;
b) mensintesis protein, karbohidrat, dan lemak secara mandiri dari karbon dioksida, amonia, dll.
Oleh karena itu, semua organisme dibagi menjadi heterotrofik dan autotrofik, ciri-ciri metabolismenya dipelajari oleh biokimia.
Metabolisme dan energi
Zat organik yang masuk ke dalam sel mengalami pembelahan, akibatnya energi dilepaskan dalam bentuk molekul ATP atau NADP-H2. Seluruh rangkaian reaksi asimilasi dan disimilasi adalah metabolisme. Di bawah ini kami akan mempertimbangkan tahapan metabolisme energi yang menyediakan nutrisi untuk sel heterotrofik. Pertama protein, karbohidrat dan lipiddipecah menjadi monomernya: asam amino, glukosa, gliserol, dan asam lemak. Kemudian, selama pencernaan bebas oksigen, mereka mengalami kerusakan lebih lanjut (pencernaan anaerobik).
Dengan cara ini, parasit intraseluler diberi makan: rickettsia, klamidia dan bakteri patogen, seperti clostridium. Jamur ragi uniseluler memecah glukosa menjadi etil alkohol, bakteri asam laktat menjadi asam laktat. Jadi, glikolisis, alkohol, butirat, fermentasi asam laktat adalah contoh nutrisi sel karena pencernaan anaerobik pada heterotrof.
Autotrofi dan fitur proses metabolisme
Untuk organisme yang hidup di Bumi, sumber energi utama adalah Matahari. Berkat dia, kebutuhan penghuni planet kita terpenuhi. Beberapa dari mereka mensintesis nutrisi karena energi cahaya, mereka disebut fototrof. Lainnya - dengan bantuan energi reaksi redoks, mereka disebut kemotrof. Dalam ganggang uniseluler, nutrisi sel, foto yang disajikan di bawah ini, dilakukan secara fotosintesis.
Tanaman hijau mengandung klorofil, yang merupakan bagian dari kloroplas. Ini memainkan peran antena yang menangkap kuanta cahaya. Dalam fase terang dan gelap fotosintesis, reaksi enzimatik terjadi (siklus Calvin), yang menghasilkan pembentukan semua zat organik yang digunakan untuk nutrisi dari karbon dioksida. Oleh karena itu, sel, yang diberi makankarena penggunaan energi cahaya, disebut autotrofik atau fototrofik.
Organisme bersel tunggal, disebut kemosintetik, menggunakan energi yang dilepaskan sebagai hasil reaksi kimia untuk membentuk zat organik, misalnya, bakteri besi mengoksidasi senyawa besi menjadi besi besi, dan energi yang dilepaskan digunakan untuk sintesis glukosa molekul.
Dengan demikian, organisme fotosintetik menangkap energi cahaya dan mengubahnya menjadi energi ikatan kovalen mono- dan polisakarida. Kemudian, di sepanjang mata rantai makanan, energi ditransfer ke sel-sel organisme heterotrofik. Dengan kata lain, berkat fotosintesis, semua elemen struktural biosfer ada. Dapat dikatakan bahwa sel, yang nutrisinya terjadi secara autotrofik, "memberi makan" tidak hanya dirinya sendiri, tetapi juga semua yang hidup di planet Bumi.
Bagaimana organisme heterotrofik makan
Sel yang nutrisinya bergantung pada asupan zat organik dari lingkungan luar disebut heterotrofik. Organisme seperti jamur, hewan, manusia, dan bakteri parasit memecah karbohidrat, protein, dan lemak menggunakan enzim pencernaan.
Kemudian monomer yang dihasilkan diserap oleh sel dan digunakan olehnya untuk membangun organel dan kehidupannya. Nutrisi terlarut masuk ke dalam sel melalui pinositosis, sedangkan partikel makanan padat masuk ke dalam sel melalui fagositosis. Organisme heterotrof dapat dibagi menjadi saprotrof dan parasit. Yang pertama (misalnya, bakteri tanah, jamur, beberapa serangga) memakan bahan organik mati, yang kedua (bakteri patogen, cacing, jamur parasit) memakan sel dan jaringan organisme hidup.
Mixotrof, distribusinya di alam
Jenis nutrisi campuran di alam cukup langka dan merupakan bentuk adaptasi (idioadaptasi) terhadap berbagai faktor lingkungan. Kondisi utama untuk mixotrophy adalah adanya dalam sel kedua organel yang mengandung klorofil untuk fotosintesis, dan sistem enzim yang memecah nutrisi siap pakai yang berasal dari lingkungan. Misalnya, hewan uniseluler Euglena green mengandung kromatofora dengan klorofil di hyaloplasma.
Ketika reservoir tempat euglena hidup cukup terang, ia memberi makan seperti tanaman, yaitu secara autotrofik, melalui fotosintesis. Akibatnya, glukosa disintesis dari karbon dioksida, yang digunakan sel sebagai makanan. Euglena memberi makan secara heterotrofik di malam hari, memecah bahan organik dengan bantuan enzim yang terletak di vakuola pencernaan. Dengan demikian, para ilmuwan menganggap nutrisi mixotrophic sel sebagai bukti kesatuan asal tumbuhan dan hewan.
Pertumbuhan sel dan hubungannya dengan trofisme
Peningkatan panjang, massa, volume baik seluruh organisme maupun organ dan jaringan individu disebut pertumbuhan. Tidak mungkin tanpa pasokan nutrisi yang konstan ke sel, yang berfungsi sebagai bahan bangunan. Untuk mendapatkan jawaban atas pertanyaan tentang bagaimana sel tumbuh, nutrisinyaterjadi secara autotrofik, perlu diklarifikasi apakah itu organisme independen atau apakah itu bagian dari individu multiseluler sebagai unit struktural. Dalam kasus pertama, pertumbuhan akan dilakukan selama interfase siklus sel. Proses pertukaran plastik berlangsung intensif di dalamnya. Nutrisi organisme heterotrofik berkorelasi dengan keberadaan makanan yang berasal dari lingkungan eksternal. Pertumbuhan organisme multiseluler terjadi karena aktivasi biosintesis dalam jaringan pendidikan, serta dominasi reaksi anabolik atas proses katabolisme.
Peran oksigen dalam nutrisi sel heterotrofik
Organisme aerobik: Beberapa bakteri, jamur, hewan, dan manusia menggunakan oksigen untuk sepenuhnya memecah nutrisi seperti glukosa menjadi karbon dioksida dan air (siklus Krebs). Itu terjadi dalam matriks mitokondria yang mengandung sistem enzimatik H + -ATP-ase, yang mensintesis molekul ATP dari ADP. Pada organisme prokariotik seperti bakteri aerobik dan cyanobacteria, langkah disimilasi oksigen terjadi pada membran plasma sel.
Nutrisi spesifik gamet
Dalam biologi molekuler dan sitologi, nutrisi sel dapat digambarkan secara singkat sebagai proses nutrisi memasukinya, pemecahannya dan sintesis bagian energi tertentu dalam bentuk molekul ATP. Trofisme gamet: telur dan spermatozoa memiliki beberapa fitur yang terkait dengan spesifisitas tinggi fungsinya. Hal ini terutama berlaku untuk sel germinal wanita, yang dipaksa untuk mengakumulasi pasokan nutrisi dalam jumlah besar, terutama dalam bentukkuning telur.
Setelah pembuahan, dia akan menggunakannya untuk menghancurkan dan membentuk embrio. Spermatozoa dalam proses pematangan (spermatogenesis) menerima zat organik dari sel Sertoli yang terletak di tubulus seminiferus. Dengan demikian, kedua jenis gamet tersebut memiliki tingkat metabolisme yang tinggi, yang dimungkinkan karena trofisme seluler yang aktif.
Peran nutrisi mineral
Proses metabolisme tidak mungkin terjadi tanpa masuknya kation dan anion yang merupakan bagian dari garam mineral. Misalnya, ion magnesium diperlukan untuk fotosintesis, ion kalium dan kalsium diperlukan untuk pengoperasian sistem enzim mitokondria, dan keberadaan ion natrium, serta anion karbonat, diperlukan untuk mempertahankan sifat penyangga hialoplasma. Larutan garam mineral masuk ke dalam sel dengan pinositosis atau difusi melalui membran sel. Nutrisi mineral melekat pada sel autotrofik dan heterotrofik.
Singkatnya, kami yakin bahwa pentingnya nutrisi sel sangat penting, karena proses ini mengarah pada pembentukan bahan bangunan (karbohidrat, protein, dan lemak) dari karbon dioksida dalam organisme autotrofik. Sel heterotrof memakan zat organik yang terbentuk sebagai hasil dari aktivitas vital autotrof. Mereka menggunakan energi yang diterima untuk reproduksi, pertumbuhan, pergerakan, dan proses kehidupan lainnya.
