Celica je osnovna enota vseh organizmov. Stopnja aktivnosti, sposobnost prilagajanja okoljskim razmeram je odvisna od njegovega stanja. Življenjski procesi celice so podvrženi določenim vzorcem. Stopnja aktivnosti vsakega od njih je odvisna od faze življenjskega cikla. Skupno sta dve od njih: medfaza in delitev (faza M). Prvi traja čas med nastankom celice in njeno smrtjo ali delitvijo. V obdobju interfaze se aktivno odvijajo skoraj vsi glavni procesi vitalne aktivnosti celice: prehrana, dihanje, rast, razdražljivost, gibanje. Reprodukcija celic se izvaja samo v fazi M.
medfazna obdobja
Čas rasti celic med delitvami je razdeljen na več stopenj:
- presintetična ali faza G-1, - začetno obdobje: sinteza sporočilne RNA, beljakovin in nekaterih drugih celičnih elementov;
- sintetično ali faza S: podvojitev DNK;
- postsintetična ali G-2 faza: priprava na mitozo.
Poleg tega se nekatere celice po diferenciaciji prenehajo deliti. V njihovihv interfazi ni obdobja G-1. So v tako imenovani fazi mirovanja (G-0).
presnova
Kot že omenjeno, vitalni procesi žive celice večinoma potekajo v medfaznem obdobju. Glavni je metabolizem. Zahvaljujoč njej ne potekajo samo različne notranje reakcije, temveč tudi medcelični procesi, ki povezujejo posamezne strukture v celoten organizem.
Presnova ima določen vzorec. Vitalni procesi celice so v veliki meri odvisni od njenega upoštevanja, odsotnosti kakršnih koli motenj v njej. Snovi, preden vplivajo na znotrajcelično okolje, morajo prodreti skozi membrano. Nato so podvrženi določeni obdelavi v procesu prehrane ali dihanja. Na naslednji stopnji se nastali produkti predelave uporabljajo za sintezo novih elementov ali preoblikovanje obstoječih struktur. Presnovni produkti, ki ostanejo po vseh transformacijah, ki so škodljivi za celico ali pa jih preprosto ne potrebujejo, se odstranijo v zunanje okolje.
Asimilacija in disimilacija
Encimi sodelujejo pri uravnavanju zaporednih sprememb transformacij ene snovi v drugo. Prispevajo k hitrejšemu poteku določenih procesov, torej delujejo kot katalizatorji. Vsak tak "pospeševalnik" vpliva le na določeno preobrazbo in usmerja proces v eno smer. Novonastale snovi so dodatno izpostavljene drugim encimom, ki prispevajo k njihovi nadaljnji transformaciji.
Hkrati vseprocesi celične vitalne aktivnosti so tako ali drugače povezani z dvema nasprotnima težnjama: asimilacijo in disimilacijo. Za presnovo je osnova njihova interakcija, ravnovesje ali neko nasprotje. Različne snovi, ki prihajajo od zunaj, se pod delovanjem encimov pretvorijo v običajne in potrebne za celico. Te sintetične transformacije se imenujejo asimilacija. Vendar pa te reakcije zahtevajo energijo. Njegov vir so procesi disimilacije ali uničenja. Razpad snovi spremlja sproščanje energije, ki je potrebna za potek osnovnih procesov vitalne aktivnosti celice. Disimilacija spodbuja tudi nastajanje enostavnejših snovi, ki se nato uporabijo za novo sintezo. Nekateri produkti razpadanja so odstranjeni.
Življenjski procesi celice so pogosto povezani z ravnovesjem sinteze in razpada. Rast je torej mogoča le, če asimilacija prevlada nad disimilacijo. Zanimivo je, da celica ne more rasti v nedogled: ima določene meje, ko dosežejo, se rast ustavi.
Infiltracija
Prenos snovi iz okolja v celico poteka pasivno in aktivno. V prvem primeru postane prenos možen zaradi difuzije in osmoze. Aktivni transport spremlja poraba energije in se pogosto pojavlja v nasprotju s temi procesi. Tako na primer prodrejo kalijevi ioni. Vnesejo se v celico, tudi če njihova koncentracija v citoplazmi presega njeno raven vokolje.
Lastnosti snovi vplivajo na stopnjo prepustnosti celične membrane zanje. Torej organske snovi lažje vstopijo v citoplazmo kot anorganske. Za prepustnost je pomembna tudi velikost molekul. Prav tako so lastnosti membrane odvisne od fiziološkega stanja celice in okoljskih značilnosti, kot sta temperatura in svetloba.
Hrana
Pri vnosu snovi iz okolja sodelujejo relativno dobro raziskani vitalni procesi: celično dihanje in njegova prehrana. Slednje se izvaja s pomočjo pinocitoze in fagocitoze.
Mehanizem obeh procesov je podoben, vendar se med pinocitozo zajamejo manjši in gostejši delci. Membrana adsorbira molekule absorbirane snovi, jih ujamejo posebni izrastki in z njimi potopijo v notranjost celice. Posledično nastane kanal, nato pa se iz membrane, ki vsebuje delce hrane, pojavijo mehurčki. Postopoma se sprostijo iz lupine. Poleg tega so delci izpostavljeni procesom, ki so zelo blizu prebavi. Po vrsti transformacij se snovi razgradijo na enostavnejše in uporabijo za sintezo elementov, potrebnih za celico. Hkrati se del nastalih snovi izpusti v okolje, saj ni predmet nadaljnje predelave ali uporabe.
Dihanje
Prehrana ni edini proces, ki prispeva k nastanku potrebnih elementov v celici. Zadihajnjegovo bistvo mu je zelo podobno. Gre za niz zaporednih transformacij ogljikovih hidratov, lipidov in aminokislin, zaradi katerih nastanejo nove snovi: ogljikov dioksid in voda. Najpomembnejši del procesa je tvorba energije, ki jo celica shranjuje v obliki ATP in nekaterih drugih spojin.
S kisikom
Življenjski procesi človeške celice, tako kot mnogih drugih organizmov, so nepredstavljivi brez aerobnega dihanja. Glavna snov, potrebna za to, je kisik. Zaradi oksidacije se sprošča prepotrebna energija, pa tudi nastajajo nove snovi.
Proces dihanja je razdeljen na dve stopnji:
- glikoliza;
- faza kisika.
Glikoliza je razgradnja glukoze v citoplazmi celice pod delovanjem encimov brez sodelovanja kisika. Sestavljen je iz enajstih zaporednih reakcij. Posledično se iz ene molekule glukoze tvorita dve molekuli ATP. Produkti razpada nato vstopijo v mitohondrije, kjer se začne faza kisika. Kot rezultat več reakcij nastanejo ogljikov dioksid, dodatne molekule ATP in atomi vodika. Na splošno celica prejme 38 molekul ATP iz ene molekule glukoze. Zaradi velike količine shranjene energije se aerobno dihanje šteje za učinkovitejše.
anaerobno dihanje
Bakterije imajo drugačno vrsto dihanja. Namesto kisika uporabljajo sulfate, nitrate itd. Ta vrsta dihanja je manj učinkovita, vendar igra veliko vlogo.vlogo v kroženju snovi v naravi. Zahvaljujoč anaerobnim organizmom se izvaja biogeokemični cikel žvepla, dušika in natrija. Na splošno se procesi odvijajo podobno kot dihanje kisika. Po koncu glikolize nastale snovi vstopijo v fermentacijsko reakcijo, ki lahko povzroči etilni alkohol ali mlečno kislino.
razdražljivost
Celica je nenehno v interakciji z okoljem. Odziv na vpliv različnih zunanjih dejavnikov imenujemo razdražljivost. Izraža se v prehodu celice v razdražljivo stanje in nastanku reakcije. Vrsta odziva na zunanji vpliv se razlikuje glede na funkcionalne značilnosti. Mišične celice se odzovejo s krčenjem, celice žlez z izločanjem, nevroni pa z ustvarjanjem živčnega impulza. Prav razdražljivost je osnova številnih fizioloških procesov. Zahvaljujoč njemu se na primer izvaja živčna regulacija: nevroni lahko prenašajo vzbujanje ne le na podobne celice, ampak tudi na elemente drugih tkiv.
Divizija
Tako obstaja določen ciklični vzorec. Življenjski procesi celice v njej se ponavljajo skozi celotno obdobje interfaze in se končajo bodisi s smrtjo celice bodisi z njeno delitvijo. Samoreprodukcija je ključ do ohranitve življenja nasploh po izginotju določenega organizma. Med rastjo celic asimilacija presega disimilacijo, volumen raste hitreje od površine. Kot rezultat, procesivitalna aktivnost celice je zavirana, začnejo se globoke transformacije, po katerih obstoj celice postane nemogoč, nadaljuje se v delitev. Na koncu procesa nastanejo nove celice s povečanim potencialom in presnovo.
Nemogoče je reči, kateri procesi celične vitalne aktivnosti imajo najpomembnejšo vlogo. Vsi so med seboj povezani in nesmiselni v izolaciji drug od drugega. Subtilen in dobro naoljen mehanizem dela, ki obstaja v celici, nas znova spominja na modrost in veličino narave.
