Обмен веществ и энергии в клетках организма

Процесс регуляции довольно сложен и, несомненно, находится под контролем генетического аппарата клетки. Механизм двойной регуляции активности генов обеспечивает взаимодействие содержимого цитоплазмы, ядра и внешней среды, весь клеточный метаболизм. При повышении концентрации в клетке какого-либо продукта за счет обратной связи происходит блокирование дальнейшего синтеза, при понижении концентрации синтез вновь может возобновиться.

Рассмотрим еще один пример, связанный с изменением количества АТФ в клетке. Концентрация АТФ поддерживается в клетке на определенном уровне. Ее понижение служит сигналом для ферментов, расщепляющих глюкозу. Структура ферментов изменяется, они активизируются. Начинается активный распад глюкозы, сопровождающийся синтезом АТФ. Пока клетка использует активно АТФ, ее синтез продолжается. Как только активность клеточных процессов понижается или прекращается, концентрация АТФ возрастает до уровня нормы и блокирует деятельность ферментов, расщепляющих глюкозу.

Клетка сохраняет свою стабильность и устойчивость за счет динамического равновесия между ядром и цитоплазмой, клеткой в целом и внешней средой. Это свойство живой системы носит название гомеостаза. Гомеостатические механизмы в клетке разнообразны. Это буферные системы клетки, обеспечивающие постоянство pH среды, оперонная регуляция процессов синтеза веществ, изменение концентрации веществ в клетке, а также и другие механизмы. На клеточном уровне происходит саморегуляция и оптимальное функционирование живой системы.

Вопросы и задания для самоконтроля

1. Какие два типа белков по характеру деятельности синтезируются в клетке? В чем их основное различие?

2. Как происходит регуляция деятельности клетки на уровне ДНК?

3. В чем смысл регуляции обменных процессов в клетке?

4. Какие системы, поддерживающие клеточный гомеостаз, вам известны? В чем их особенность?

Заключение

Основой жизнедеятельности клетки является обмен веществ и превращение энергии — метаболизм. Метаболизм клетки представляет собой сложный многоэтапный процесс, состоящий из ассимиляции (реакций синтеза) и диссимиляции (реакций распада). Эти процессы взаимосвязаны и обеспечиваются ферментативными системами клетки.

Первичный синтез органического вещества — фотосинтез осуществляется из неорганических веществ под действием энергии солнечного света. Он обеспечивает аккумуляцию этой энергии в энергию химических связей органических веществ.

Все остальные процессы метаболизма, протекающие в клетке, используют энергию химических связей, запасенную в первичносинтезированных органических веществах. Превращение энергии в клетке осуществляется универсальным источником энергии — АТФ.

Реализация наследственной программы осуществляется в результате реакций матричного синтеза. В ДНК закодирована информация о структуре РНК и белков. Их синтез осуществляется в процессе матричных реакций. Специфичность структуры белков связана с генетическим кодом и генами, представленными в молекулах ДНК в виде последовательности нуклеотидов. В клетке имеются регуляторные и структурные гены. Активность структурных генов регулируется путем воздействия белков-регуляторов, осуществляющих контроль.

Регуляторные гены обеспечивают реализацию специфической генетической информации в каждой конкретной клетке. Клетка сохраняет свою стабильность и устойчивость за счет динамического равновесия между ядром и цитоплазмой. На клеточном уровне происходит саморегуляция и оптимальное функционирование живой системы.

На уровне клетки реализуются все основные свойства живого: питание, дыхание, выделение, рост, размножение, обмен веществ и энергии с окружающей средой.