Ląstelė yra elementarus visų organizmų vienetas. Nuo jo būklės priklauso aktyvumo laipsnis, gebėjimas prisitaikyti prie aplinkos sąlygų. Ląstelės gyvenimo procesai yra pavaldūs tam tikriems modeliams. Kiekvieno iš jų aktyvumo laipsnis priklauso nuo gyvavimo ciklo fazės. Iš viso jų yra du: tarpfazė ir padalijimas (fazė M). Pirmasis užtrunka nuo ląstelės susidarymo iki jos mirties ar dalijimosi. Interfazės laikotarpiu aktyviai vyksta beveik visi pagrindiniai ląstelės gyvybinės veiklos procesai: mityba, kvėpavimas, augimas, dirglumas, judėjimas. Ląstelių dauginimasis vykdomas tik M fazėje.
Tarpfazės laikotarpiai
Ląstelių augimo tarp dalijimosi laikas yra padalintas į kelis etapus:
- presintetinis, arba fazė G-1, - pradinis laikotarpis: pasiuntinio RNR, b altymų ir kai kurių kitų ląstelių elementų sintezė;
- sintetinė arba S fazė: DNR padvigubėjimas;
- postsintetinė arba G-2 fazė: pasiruošimas mitozei.
Be to, kai kurios ląstelės nustoja dalytis po diferenciacijos. Savotarpfazėje nėra G-1 periodo. Jie yra vadinamojoje ramybės fazėje (G-0).
Metabolizmas
Kaip jau minėta, gyvos ląstelės gyvybiniai procesai dažniausiai vyksta tarpfazės laikotarpiu. Pagrindinis yra medžiagų apykaita. Jo dėka vyksta ne tik įvairios vidinės reakcijos, bet ir tarpląsteliniai procesai, jungiantys atskiras struktūras į visą organizmą.
Metabolizmas turi tam tikrą modelį. Ląstelės gyvybiniai procesai labai priklauso nuo jos stebėjimo, ar joje nėra jokių sutrikimų. Medžiagos, prieš paveikdamos tarpląstelinę aplinką, turi prasiskverbti pro membraną. Tada jie tam tikru būdu apdorojami mitybos ar kvėpavimo procese. Kitame etape gauti perdirbimo produktai naudojami naujiems elementams sintetinti arba esamoms struktūroms transformuoti. Po visų virsmų likę medžiagų apykaitos produktai, kurie kenkia ląstelei arba tiesiog jai nereikalingi, pašalinami į išorinę aplinką.
Asimiliacija ir disimiliacija
Fermentai dalyvauja reguliuojant nuoseklų vienos medžiagos virsmo kita kaitą. Jie prisideda prie greitesnio tam tikrų procesų srauto, tai yra, veikia kaip katalizatoriai. Kiekvienas toks „akceleratorius“veikia tik konkrečią transformaciją, nukreipdamas procesą viena kryptimi. Naujai susidariusios medžiagos toliau veikiamos kitų fermentų, kurie prisideda prie tolesnio jų virsmo.
Tuo pačiu metu viskasląstelių gyvybinės veiklos procesai vienaip ar kitaip susiję su dviem priešingomis tendencijomis: asimiliacija ir disimiliacija. Metabolizmui pagrindas yra jų sąveika, pusiausvyra ar kokia nors priešprieša. Įvairios medžiagos, gaunamos iš išorės, veikiant fermentams, paverčiamos įprastomis ir būtinomis ląstelei. Šios sintetinės transformacijos vadinamos asimiliacija. Tačiau šioms reakcijoms reikia energijos. Jos š altinis yra disimiliacijos arba naikinimo procesai. Medžiagos irimą lydi energijos išsiskyrimas, būtinas pagrindiniams ląstelės gyvybinės veiklos procesams vykti. Disimiliacija taip pat skatina paprastesnių medžiagų susidarymą, kurios vėliau panaudojamos naujai sintezei. Kai kurie skilimo produktai pašalinami.
Ląstelės gyvybės procesai dažnai siejami su sintezės ir irimo pusiausvyra. Taigi augimas įmanomas tik tuo atveju, jei asimiliacija vyrauja prieš disimiliaciją. Įdomu tai, kad ląstelė negali augti neribotą laiką: ji turi tam tikras ribas, kurias pasiekus augimas sustoja.
Infiltracija
Medžiagų transportavimas iš aplinkos į ląstelę vykdomas pasyviai ir aktyviai. Pirmuoju atveju perkėlimas tampa įmanomas dėl difuzijos ir osmoso. Aktyvus transportas yra lydimas energijos sąnaudų ir dažnai vyksta priešingai šiems procesams. Taip, pavyzdžiui, prasiskverbia kalio jonai. Jie suleidžiami į ląstelę, net jei jų koncentracija citoplazmoje viršija jos lygįaplinka.
Medžiagų charakteristikos turi įtakos joms skirtos ląstelės membranos pralaidumo laipsniui. Taigi organinės medžiagos lengviau patenka į citoplazmą nei neorganinės. Dėl pralaidumo taip pat svarbus molekulių dydis. Be to, membranos savybės priklauso nuo ląstelės fiziologinės būklės ir aplinkos ypatybių, tokių kaip temperatūra ir šviesa.
Maistas
Palyginti gerai ištirti gyvybiniai procesai dalyvauja medžiagų pasisavinime iš aplinkos: ląstelių kvėpavimas ir jų mityba. Pastaroji atliekama pinocitozės ir fagocitozės pagalba.
Abiejų procesų mechanizmas yra panašus, tačiau pinocitozės metu pagaunamos mažesnės ir tankesnės dalelės. Absorbuotos medžiagos molekulės yra adsorbuojamos membranoje, užfiksuojamos specialiomis ataugomis ir panardinamos su jomis ląstelės viduje. Dėl to susidaro kanalas, o tada iš membranos atsiranda burbuliukai, kuriuose yra maisto dalelių. Palaipsniui jie išleidžiami iš apvalkalo. Be to, dalelės yra veikiamos procesų, labai artimų virškinimui. Po eilės transformacijų medžiagos suskaidomos į paprastesnes ir panaudojamos ląstelei reikalingų elementų sintezei. Tuo pačiu metu dalis susidariusių medžiagų išleidžiama į aplinką, nes jos nėra toliau apdorojamos ar naudojamos.
Kvėpavimas
Mityba nėra vienintelis procesas, kuris prisideda prie būtinų elementų atsiradimo ląstelėje. Kvėpuotijo esmė labai panaši į ją. Tai eilė nuoseklių angliavandenių, lipidų ir aminorūgščių virsmų, dėl kurių atsiranda naujų medžiagų: anglies dioksido ir vandens. Svarbiausia proceso dalis yra energijos susidarymas, kurią ląstelė kaupia ATP ir kai kurių kitų junginių pavidalu.
Su deguonimi
Žmogaus ląstelės, kaip ir daugelio kitų organizmų, gyvybės procesai neįsivaizduojami be aerobinio kvėpavimo. Pagrindinė jam reikalinga medžiaga yra deguonis. Dėl oksidacijos išsiskiria labai reikalinga energija, taip pat susidaro naujos medžiagos.
Kvėpavimo procesas yra padalintas į du etapus:
- glikolizė;
- deguonies stadija.
Glikolizė – tai gliukozės skaidymas ląstelės citoplazmoje, veikiant fermentams, nedalyvaujant deguoniui. Jį sudaro vienuolika nuoseklių reakcijų. Dėl to iš vienos gliukozės molekulės susidaro dvi ATP molekulės. Tada skilimo produktai patenka į mitochondrijas, kur prasideda deguonies stadija. Dėl dar kelių reakcijų susidaro anglies dioksidas, papildomos ATP molekulės ir vandenilio atomai. Paprastai iš vienos gliukozės molekulės ląstelė gauna 38 ATP molekules. Būtent dėl didelio sukauptos energijos kiekio aerobinis kvėpavimas laikomas efektyvesniu.
Anaerobinis kvėpavimas
Bakterijos turi skirtingą kvėpavimo tipą. Vietoj deguonies jie naudoja sulfatus, nitratus ir pan. Šio tipo kvėpavimas yra mažiau efektyvus, tačiau jis atlieka didžiulį vaidmenį.vaidmenį gamtos cikle. Anaerobinių organizmų dėka vyksta biogeocheminis sieros, azoto ir natrio ciklas. Apskritai procesai vyksta panašiai kaip deguonies kvėpavimas. Pasibaigus glikolizei, susidariusios medžiagos patenka į fermentacijos reakciją, dėl kurios gali susidaryti etilo alkoholis arba pieno rūgštis.
Dirglumas
Ląstelė nuolat sąveikauja su aplinka. Reakcija į įvairių išorinių veiksnių įtaką vadinama dirglumu. Jis išreiškiamas ląstelės perėjimu į sužadinimo būseną ir reakcijos atsiradimu. Reagavimo į išorinį poveikį tipas skiriasi priklausomai nuo funkcinių savybių. Raumenų ląstelės reaguoja susitraukimu, liaukos – sekrecija, o neuronai – generuodami nervinį impulsą. Būtent dirglumas yra daugelio fiziologinių procesų pagrindas. Jos dėka, pavyzdžiui, vykdomas nervų reguliavimas: neuronai gali perduoti sužadinimą ne tik panašioms ląstelėms, bet ir kitų audinių elementams.
Padalinys
Taigi, yra tam tikras cikliškas modelis. Ląstelės gyvybės procesai joje kartojasi per visą tarpfazės laikotarpį ir baigiasi arba ląstelės mirtimi, arba jos dalijimusi. Savęs dauginimasis yra raktas į gyvybės išsaugojimą apskritai išnykus konkrečiam organizmui. Ląstelių augimo metu asimiliacija viršija disimiliaciją, tūris auga greičiau nei paviršius. Dėl to procesaislopinama ląstelės gyvybinė veikla, prasideda gilios transformacijos, po kurių ląstelės egzistavimas tampa neįmanomas, ji pereina į dalijimąsi. Proceso pabaigoje susidaro naujos ląstelės, kurių potencialas ir metabolizmas padidėja.
Neįmanoma pasakyti, kurie ląstelių gyvybinės veiklos procesai atlieka svarbiausią vaidmenį. Visi jie yra tarpusavyje susiję ir beprasmiški atskirai vienas nuo kito. Subtilus ir gerai suteptas darbo mechanizmas, egzistuojantis ląstelėje, dar kartą primena gamtos išmintį ir didybę.
