загрузка...
Loading...

МЕДИЧНА БІОЛОГІЯ

Розділ 1

БІОЛОГІЧНІ ОСНОВИ ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ ЛЮДИНИ

 

1.2. Молекулярно-генетичний і клітинний рівні організації життя

 

1.2.1.4. Функціональні властивості клітини як відкритої системи

 

Клітина складається з великої кількості чітко упорядкованих різноманітних молекул. Молекулярні комплекси утворюють органели, які є складовою частиною клітинної системи. Внутрішній простір клітини поділено мембранами на відсіки (компартменти), де відбуваються тільки специфічні для цього простору реакції. Таким чином, клітина є складною системою макромолекул кількох рівнів організації. Це цілісна неподільна система, в якій можна виділити ряд підсистем, відповідальних за специфічні функції: мембрани, цитозоль, ядро, мітохондрії тощо. Клітинні органели структурно і функціонально зв'язані між собою. Життєдіяльність клітин може здійснюватися тільки за умов скоординованого зв'язку між ними.

Клітина є відкритою системою, тому що вона не ізольована від зовнішнього середовища. Для життя та функціонування клітинам необхідно постійно взаємодіяти з навколишнім середовищем. Зокрема, між середовищем і клітинами постійно відбувається обмін речовиною, енергією й інформацією. Ці процеси забезпечують упорядкований у часі та просторі, координований перебіг усіх метаболічних і фізіологічних процесів.

Обмін речовиною. Між середовищем і клітинами (як відкритими системами) відбувається обмін молекулами. Клітина вибірково поглинає необхідні і виводить непотрібні їй речовини (рис. 1.17). Потік речовин зв'язаний насамперед із метаболізмом клітин, що являє собою єдність асиміляції і дисиміляції. Асиміляція - процес "уподібнення" речовин, що надходять у клітину, специфічним речовинам, які характерні для неї. Це - ендотермічний процес, тобто процес, що вимагає витрати енергії. Встановлено, що синтез речовин у клітинах відбувається за рахунок метаболічного фонду, який включає: продукти перетравленої їжі та продукти дисиміляції, які утворюються в клітинах. Потік речовин у клітині підтримує стабільний молекулярний склад її цитоплазми, що включає в себе неорганічні й органічні сполуки. У травному тракті їжа переводиться в суміш низькомолекулярних органічних речовин: амінокислот, нуклеотидів, вуглеводів - неспецифічних і однакових для всієї живої природи. У такому вигляді вени і надходять у клітину та утворюють метаболічний фонд. За рахунок процесів асиміляції виконуються дві дуже важливі функції: підтримується структура клітини і вона забезпечується енергією, що надходить з органічними речовинами. Дисиміляція являє собою екзотермічний процес, тобто процес звільнення енергії за рахунок розпаду речовин клітини. Речовини, що утворюються при дисиміляції, також підлягають подальшому перетворенню і використовуються клітиною.

 

 

Рис. 1.17. Організація потоку речовин клітиною.

 

Обмін енергією. У клітину разом з органічними речовинами надходить енергія, акумульована в хімічних зв'язках між молекулами й атомами, яка потім звільняється і перетворюється в АТФ. Енергія необхідна для підтримки стабільності клітинної системи: забезпечення структури, гомеостазу, метаболізму і функцій. Усі функції, які виконує клітина, вимагають енергії, що звільняється в процесі дисиміляції. Обмін енергією в групах організмів забезпечується різними процесами: гліколізом, фотосинтезом, хемосинтезом, диханням. Для тварин основним є процес дихання. Це сукупність біохімічних реакцій розщеплення (окиснення) органічних речовин (глюкози, жирних кислот, амінокислот) до С 02 і Н,0 і використання енергії розірваних хімічних звкзків для утворення висококалорійного клітинного "палива" у вигляді аденозинтрифосфату (АТФ). Як відомо, енергетичним матеріалом у клітині є молекула АТФ. Вона накопичує енергію, вільно переміщується в клітині й віддає енергію для здійснення ендотермічних процесів. АТФ утворюється в результаті приєднання до АДФ третьої фосфатної групи. Процеси утворення АТФ відбуваються на внутрішній мембрані мітохондрій, яка містить спеціальні ферменти - АТФ-синтетази.

Обмін інформацією.

1. Клітина сприймає зміни в навколишньому середовищі (сигнали) і здатна на них адекватно реагувати. Завдяки цьому клітина може пристосовуватися до мінливих умов існування. Це забезпечується утворенням нових, потрібних у даних умовах ферментів та інших макромолекул. Пристосувальні внутрішньоклітинні процеси призводять до змін форми, розмірів і функціонування клітин. В результаті підсумку адекватна реакція на сигнали зовнішнього середовища дозволяє клітині вижити в умовах, що змінюються.

2. Певна організація живого зв'язана зі збереженням і використанням потоку інформації для підтримки структурно-функціональної організації клітини та її тривалого стабільного існування як системи. Спадкова інформація зберігається в молекулах ДНК у вигляді генетичного коду - послідовності триплетів нуклеотидів. Інформація переписується з ДНК на молекули РНК, що забезпечують синтез необхідних структурних білків і ферментів. Утворені білки причетні до появи певних властивостей клітини. Іншими словами, потік інформації в клітині спрямований від ДНК до ознаки:

3. Ще один інформаційний потік направлений від ДНК однієї клітини до ДНК дочірньої клітини. Цей потік пов'язаний із процесом розмноження. Він реалізується реплікацією молекул ДНК материнської клітини, утворенням хромосом, процесом рівномірного розподілу спадкового матеріалу між дочірніми клітинами (мітозом):

Цей потік інформації забезпечує відтворення і тривале існування популяцій клітин.

Таким чином, життя клітин підтримується завдяки постійним потокам речовин, енергії й інформації.






загрузка...
загрузка...