Komórka to podstawowa jednostka wszystkich organizmów. Stopień aktywności, zdolność przystosowania się do warunków środowiskowych zależy od jego stanu. Procesy życiowe komórki podlegają pewnym wzorom. Stopień aktywności każdego z nich zależy od fazy cyklu życia. W sumie są dwa z nich: interfaza i podział (faza M). Pierwsza zajmuje czas między powstaniem komórki a jej śmiercią lub podziałem. W okresie interfazy aktywnie przebiegają prawie wszystkie główne procesy życiowej aktywności komórki: odżywianie, oddychanie, wzrost, drażliwość, ruch. Rozmnażanie komórek odbywa się tylko w fazie M.
Okresy międzyfazowe
Czas wzrostu komórek między podziałami jest podzielony na kilka etapów:
- presyntetyczny, czyli faza G-1, - okres początkowy: synteza informacyjnego RNA, białek i niektórych innych elementów komórkowych;
- syntetyczny lub faza S: podwojenie DNA;
- postsyntetyczna, czyli faza G-2: przygotowanie do mitozy.
Ponadto niektóre komórki przestają się dzielić po zróżnicowaniu. W ichw interfazie nie ma okresu G-1. Są w tak zwanej fazie spoczynku (G-0).
Metabolizm
Jak już wspomniano, procesy życiowe żywej komórki w większości przebiegają w okresie międzyfazowym. Głównym z nich jest metabolizm. Dzięki niej zachodzą nie tylko różne reakcje wewnętrzne, ale także procesy międzykomórkowe, które łączą poszczególne struktury w cały organizm.
Metabolizm ma określony wzór. Procesy życiowe komórki w dużej mierze zależą od jej przestrzegania, braku w niej jakichkolwiek zakłóceń. Substancje, zanim wpłyną na środowisko wewnątrzkomórkowe, muszą przeniknąć przez błonę. Następnie przechodzą pewną obróbkę w procesie odżywiania lub oddychania. W kolejnym etapie powstałe produkty przetwarzania są wykorzystywane do syntezy nowych elementów lub przekształcenia istniejących struktur. Produkty przemiany materii pozostałe po wszystkich przemianach, które są szkodliwe dla komórki lub po prostu nie są jej potrzebne, są usuwane do środowiska zewnętrznego.
Asymilacja i dyssymilacja
Enzymy biorą udział w regulacji kolejnych zmian przemian jednej substancji w drugą. Przyczyniają się do szybszego przebiegu niektórych procesów, czyli działają jak katalizatory. Każdy taki „akcelerator” wpływa tylko na konkretną transformację, kierując proces w jednym kierunku. Nowo powstałe substancje są dodatkowo narażone na działanie innych enzymów, które przyczyniają się do ich dalszej przemiany.
Jednocześnie wszystkoprocesy życiowej aktywności komórki są w taki czy inny sposób powiązane z dwiema przeciwstawnymi tendencjami: asymilacją i dysymilacją. Dla metabolizmu podstawą jest ich wzajemne oddziaływanie, równowaga lub jakiś sprzeciw. Różnorodne substancje pochodzące z zewnątrz są przekształcane pod wpływem enzymów w nawykowe i niezbędne dla komórki. Te syntetyczne przemiany nazywane są asymilacją. Jednak te reakcje wymagają energii. Jej źródłem są procesy dysymilacji, czyli destrukcji. Rozpadowi substancji towarzyszy uwolnienie energii niezbędnej do zachodzenia podstawowych procesów życiowej aktywności komórki. Dysymilacja sprzyja również powstawaniu prostszych substancji, które są następnie wykorzystywane do nowej syntezy. Niektóre produkty rozpadu są usuwane.
Procesy życiowe komórki są często związane z równowagą syntezy i rozpadu. Wzrost jest więc możliwy tylko wtedy, gdy asymilacja przeważa nad dysymilacją. Co ciekawe, komórka nie może rosnąć w nieskończoność: ma pewne granice, po osiągnięciu których wzrost się zatrzymuje.
Infiltracja
Transport substancji z otoczenia do komórki odbywa się pasywnie i aktywnie. W pierwszym przypadku transfer staje się możliwy dzięki dyfuzji i osmozie. Aktywnemu transportowi towarzyszy wydatek energetyczny i często zachodzi wbrew tym procesom. W ten sposób na przykład przenikają jony potasu. Są wstrzykiwane do komórki, nawet jeśli ich stężenie w cytoplazmie przekracza jej poziom wśrodowisko.
Charakterystyka substancji wpływa na stopień przepuszczalności dla nich błony komórkowej. Tak więc substancje organiczne łatwiej dostają się do cytoplazmy niż nieorganiczne. Dla przepuszczalności ważny jest również rozmiar cząsteczek. Również właściwości membrany zależą od stanu fizjologicznego komórki i cech środowiskowych, takich jak temperatura i światło.
Jedzenie
W pobieraniu substancji ze środowiska biorą udział stosunkowo dobrze zbadane procesy życiowe: oddychanie komórkowe i jego odżywianie. Ta ostatnia odbywa się za pomocą pinocytozy i fagocytozy.
Mechanizm obu procesów jest podobny, ale podczas pinocytozy wychwytywane są mniejsze i gęstsze cząsteczki. Cząsteczki wchłoniętej substancji są adsorbowane przez błonę, wychwytywane przez specjalne wyrostki i zanurzane wraz z nimi wewnątrz komórki. W rezultacie powstaje kanał, a następnie z membrany zawierającej cząstki pokarmu pojawiają się bąbelki. Stopniowo są uwalniane z powłoki. Ponadto cząstki są poddawane procesom bardzo zbliżonym do trawienia. Po serii przekształceń substancje rozkładane są na prostsze i wykorzystywane do syntezy pierwiastków niezbędnych dla komórki. Jednocześnie część powstałych substancji jest odprowadzana do środowiska, gdyż nie podlega dalszej obróbce ani wykorzystaniu.
Oddychanie
Odżywianie to nie jedyny proces, który przyczynia się do pojawienia się niezbędnych elementów w komórce. Oddychaj przezjego istota jest do niego bardzo podobna. Jest to szereg następujących po sobie przemian węglowodanów, lipidów i aminokwasów, w wyniku których powstają nowe substancje: dwutlenek węgla i woda. Najważniejszą częścią tego procesu jest tworzenie energii, która jest magazynowana przez komórkę w postaci ATP i kilku innych związków.
Z tlenem
Procesy życiowe komórki ludzkiej, podobnie jak wielu innych organizmów, są nie do pomyślenia bez oddychania tlenowego. Główną niezbędną do tego substancją jest tlen. Uwalnianie tak potrzebnej energii, a także tworzenie nowych substancji następuje w wyniku utleniania.
Proces oddychania jest podzielony na dwa etapy:
- glikoliza;
- etap tlenowy.
Glikoliza to rozkład glukozy w cytoplazmie komórki pod wpływem enzymów bez udziału tlenu. Składa się z jedenastu następujących po sobie reakcji. W rezultacie z jednej cząsteczki glukozy powstają dwie cząsteczki ATP. Produkty rozpadu przedostają się następnie do mitochondriów, gdzie rozpoczyna się etap tlenowy. W wyniku kilku kolejnych reakcji powstaje dwutlenek węgla, dodatkowe cząsteczki ATP i atomy wodoru. Ogólnie komórka otrzymuje 38 cząsteczek ATP z jednej cząsteczki glukozy. To właśnie z powodu dużej ilości zmagazynowanej energii oddychanie tlenowe jest uważane za bardziej wydajne.
Oddychanie beztlenowe
Bakterie mają inny rodzaj oddychania. Używają siarczanów, azotanów i tak dalej zamiast tlenu. Ten rodzaj oddychania jest mniej wydajny, ale odgrywa ogromną rolę.rola w cyklu materii w przyrodzie. Dzięki organizmom beztlenowym realizowany jest cykl biogeochemiczny siarki, azotu i sodu. Generalnie procesy przebiegają podobnie do oddychania tlenowego. Po zakończeniu glikolizy powstałe substancje wchodzą w reakcję fermentacyjną, w wyniku której może powstać alkohol etylowy lub kwas mlekowy.
Drażliwość
Komórka stale wchodzi w interakcję z otoczeniem. Reakcja na wpływ różnych czynników zewnętrznych nazywana jest drażliwością. Wyraża się w przejściu komórki do stanu pobudliwości i wystąpieniu reakcji. Rodzaj reakcji na wpływy zewnętrzne różni się w zależności od cech funkcjonalnych. Komórki mięśniowe reagują skurczem, komórki gruczołowe wydzielaniem, a neurony generowaniem impulsu nerwowego. To właśnie drażliwość leży u podstaw wielu procesów fizjologicznych. Dzięki niemu przeprowadzana jest np. regulacja nerwowa: neurony są w stanie przekazywać pobudzenie nie tylko do podobnych komórek, ale także do elementów innych tkanek.
Oddział
Zatem istnieje pewien cykliczny wzór. Procesy życiowe komórki w niej powtarzają się przez cały okres interfazy i kończą się albo śmiercią komórki, albo jej podziałem. Samoreprodukcja jest kluczem do zachowania życia w ogóle po zniknięciu określonego organizmu. Podczas wzrostu komórek asymilacja przewyższa dysymilację, objętość rośnie szybciej niż powierzchnia. W rezultacie procesyżywotna aktywność komórki zostaje zahamowana, zaczynają się głębokie przemiany, po których istnienie komórki staje się niemożliwe, przechodzi do podziału. Pod koniec procesu powstają nowe komórki o zwiększonym potencjale i metabolizmie.
Nie można powiedzieć, które procesy życiowej aktywności komórek odgrywają najważniejszą rolę. Wszystkie są ze sobą połączone i pozbawione sensu w oderwaniu od siebie. Subtelny i dobrze naoliwiony mechanizm pracy, który istnieje w komórce, po raz kolejny przypomina nam o mądrości i wielkości natury.
