Cel is de elementaire eenheid van alle organismen. De mate van activiteit, het vermogen om zich aan te passen aan de omgevingsomstandigheden, hangt af van de toestand. De levensprocessen van de cel zijn onderhevig aan bepaalde patronen. De mate van activiteit van elk van hen hangt af van de fase van de levenscyclus. In totaal zijn er twee: interfase en deling (fase M). De eerste neemt de tijd in beslag tussen de vorming van een cel en zijn dood of deling. Tijdens de periode van interfase vinden bijna alle hoofdprocessen van de vitale activiteit van de cel actief plaats: voeding, ademhaling, groei, prikkelbaarheid, beweging. Celreproductie wordt alleen uitgevoerd in de M-fase.
Tussenfasen
De tijd van celgroei tussen divisies is verdeeld in verschillende fasen:
- presynthetic, of fase G-1, - beginperiode: synthese van boodschapper-RNA, eiwitten en enkele andere cellulaire elementen;
- synthetisch, of fase S: DNA-verdubbeling;
- postsynthetische of G-2-fase: voorbereiding op mitose.
Bovendien stoppen sommige cellen met delen na differentiatie. in huner is geen G-1 periode in de interfase. Ze bevinden zich in de zogenaamde rustfase (G-0).
Metabolisme
Zoals eerder vermeld, vinden de vitale processen van een levende cel voor het grootste deel plaats tijdens de interfaseperiode. De belangrijkste is de stofwisseling. Hierdoor vinden niet alleen verschillende interne reacties plaats, maar ook intercellulaire processen die individuele structuren met het hele organisme verbinden.
Metabolisme heeft een bepaald patroon. De vitale processen van een cel hangen grotendeels af van de naleving ervan, de afwezigheid van verstoringen erin. Stoffen moeten, voordat ze de intracellulaire omgeving beïnvloeden, het membraan binnendringen. Vervolgens ondergaan ze een bepaalde verwerking in het proces van voeding of ademhaling. In de volgende fase worden de resulterende verwerkingsproducten gebruikt om nieuwe elementen te synthetiseren of bestaande structuren te transformeren. De stofwisselingsproducten die achterblijven na alle transformaties, die schadelijk zijn voor de cel of er simpelweg niet voor nodig zijn, worden afgevoerd naar de externe omgeving.
Assimilatie en dissimilatie
Enzymen zijn betrokken bij de regulatie van de opeenvolgende verandering van transformaties van de ene stof in de andere. Ze dragen bij aan de snellere doorstroming van bepaalde processen, dat wil zeggen, ze werken als katalysatoren. Elke dergelijke "versneller" beïnvloedt slechts een specifieke transformatie en stuurt het proces in één richting. De nieuw gevormde stoffen worden verder blootgesteld aan andere enzymen die bijdragen aan hun verdere transformatie.
Tegelijkertijd, allesde processen van cel vitale activiteit zijn op de een of andere manier verbonden met twee tegengestelde tendensen: assimilatie en dissimilatie. Voor de stofwisseling is hun wisselwerking, balans of enige tegenwerking de basis. Een verscheidenheid aan stoffen die van buitenaf komen, worden onder invloed van enzymen omgezet in het gebruikelijke en noodzakelijke voor de cel. Deze synthetische transformaties worden assimilatie genoemd. Voor deze reacties is echter energie nodig. De bron is de processen van dissimilatie of vernietiging. Het verval van een stof gaat gepaard met het vrijkomen van energie die nodig is om de basisprocessen van de vitale activiteit van de cel te laten verlopen. Dissimilatie bevordert ook de vorming van eenvoudigere stoffen, die vervolgens worden gebruikt voor nieuwe synthese. Sommige van de vervalproducten worden verwijderd.
De levensprocessen van een cel worden vaak geassocieerd met de balans tussen synthese en verval. Dus groei is alleen mogelijk als assimilatie prevaleert boven dissimilatie. Interessant is dat een cel niet oneindig kan groeien: het heeft bepaalde grenzen, bij het bereiken stopt de groei.
Infiltratie
Het transport van stoffen uit de omgeving naar de cel wordt passief en actief uitgevoerd. In het eerste geval wordt de overdracht mogelijk door diffusie en osmose. Actief transport gaat gepaard met het verbruik van energie en gebeurt vaak in strijd met deze processen. Zo dringen bijvoorbeeld kaliumionen binnen. Ze worden in de cel geïnjecteerd, zelfs als hun concentratie in het cytoplasma het niveau overschrijdt inomgeving.
Kenmerken van stoffen beïnvloeden de mate van permeabiliteit van het celmembraan voor hen. Organische stoffen komen dus gemakkelijker het cytoplasma binnen dan anorganische. Voor de doorlaatbaarheid is ook de grootte van de moleculen van belang. Ook zijn de eigenschappen van het membraan afhankelijk van de fysiologische toestand van de cel en omgevingskenmerken zoals temperatuur en licht.
Eten
Relatief goed bestudeerde vitale processen spelen een rol bij de opname van stoffen uit de omgeving: celademhaling en de voeding ervan. Dit laatste wordt uitgevoerd met behulp van pinocytose en fagocytose.
Het mechanisme van beide processen is vergelijkbaar, maar kleinere en dichtere deeltjes worden gevangen tijdens pinocytose. Moleculen van de geabsorbeerde stof worden geadsorbeerd door het membraan, opgevangen door speciale uitgroeisels en ermee ondergedompeld in de cel. Als gevolg hiervan wordt een kanaal gevormd en verschijnen er bellen uit het membraan dat voedseldeeltjes bevat. Geleidelijk komen ze uit de schaal. Verder worden de deeltjes blootgesteld aan processen die zeer dicht bij de vertering liggen. Na een reeks transformaties worden de stoffen afgebroken tot eenvoudigere stoffen en gebruikt om de elementen te synthetiseren die nodig zijn voor de cel. Tegelijkertijd wordt een deel van de gevormde stoffen in het milieu geloosd, omdat het niet onderhevig is aan verdere verwerking of gebruik.
Ademen
Voeding is niet het enige proces dat bijdraagt aan het verschijnen van de noodzakelijke elementen in de cel. Adem doorzijn essentie lijkt er erg op. Het is een aaneenschakeling van opeenvolgende transformaties van koolhydraten, lipiden en aminozuren, waardoor nieuwe stoffen ontstaan: kooldioxide en water. Het belangrijkste onderdeel van het proces is de vorming van energie, die door de cel wordt opgeslagen in de vorm van ATP en enkele andere verbindingen.
Met zuurstof
De levensprocessen van een menselijke cel zijn, net als veel andere organismen, ondenkbaar zonder aerobe ademhaling. De belangrijkste stof die daarvoor nodig is, is zuurstof. Het vrijkomen van de broodnodige energie, evenals de vorming van nieuwe stoffen, vindt plaats als gevolg van oxidatie.
Het ademhalingsproces is verdeeld in twee fasen:
- glycolyse;
- zuurstofstadium.
Glycolyse is de afbraak van glucose in het cytoplasma van een cel onder invloed van enzymen zonder de deelname van zuurstof. Het bestaat uit elf opeenvolgende reacties. Als resultaat worden twee ATP-moleculen gevormd uit één glucosemolecuul. De vervalproducten komen dan in de mitochondriën, waar het zuurstofstadium begint. Als gevolg van nog een aantal reacties worden koolstofdioxide, extra ATP-moleculen en waterstofatomen gevormd. In het algemeen ontvangt de cel 38 ATP-moleculen van één glucosemolecuul. Vanwege de grote hoeveelheid opgeslagen energie wordt aerobe ademhaling als efficiënter beschouwd.
Anaërobe ademhaling
Bacteriën hebben een ander soort ademhaling. Ze gebruiken sulfaten, nitraten, enzovoort in plaats van zuurstof. Dit type ademhaling is minder efficiënt, maar speelt een grote rol.rol in de kringloop van materie in de natuur. Dankzij anaërobe organismen wordt de biogeochemische cyclus van zwavel, stikstof en natrium uitgevoerd. Over het algemeen verlopen de processen op dezelfde manier als zuurstofademhaling. Na het einde van de glycolyse gaan de resulterende stoffen een fermentatiereactie aan, die kan resulteren in ethylalcohol of melkzuur.
Prikkelbaarheid
De cel staat voortdurend in wisselwerking met de omgeving. De reactie op de invloed van verschillende externe factoren wordt prikkelbaarheid genoemd. Het wordt uitgedrukt in de overgang van de cel naar een prikkelbare toestand en het optreden van een reactie. Het type reactie op externe invloeden verschilt afhankelijk van de functionele kenmerken. Spiercellen reageren door samentrekking, kliercellen door afscheiding en neuronen door een zenuwimpuls te genereren. Het is prikkelbaarheid die ten grondslag ligt aan veel fysiologische processen. Hierdoor wordt bijvoorbeeld zenuwregulatie uitgevoerd: neuronen zijn in staat om excitatie niet alleen door te geven aan vergelijkbare cellen, maar ook aan elementen van andere weefsels.
Divisie
Er is dus een bepaald cyclisch patroon. De levensprocessen van de cel daarin worden herhaald tijdens de gehele periode van interfase en eindigen ofwel met de dood van de cel of zijn deling. Zelfreproductie is de sleutel tot het behoud van het leven in het algemeen na het verdwijnen van een bepaald organisme. Tijdens celgroei overschrijdt assimilatie dissimilatie, het volume groeit sneller dan het oppervlak. Als gevolg hiervan worden processende vitale activiteit van de cel wordt geremd, diepe transformaties beginnen, waarna het bestaan van de cel onmogelijk wordt, het gaat over tot deling. Aan het einde van het proces worden nieuwe cellen gevormd met een verhoogd potentieel en metabolisme.
Het is onmogelijk om te zeggen welke processen van vitale celactiviteit de belangrijkste rol spelen. Ze zijn allemaal met elkaar verbonden en zinloos in isolatie van elkaar. Het subtiele en goed geoliede werkmechanisme in de cel herinnert ons opnieuw aan de wijsheid en grootsheid van de natuur.
