Как питаются клетки

Клетка является базовым кирпичиком, из которых созданы все живые существа (за исключением вирусов). Клетка обладает собственным обменом веществ, собственным процессом размножения и развития. Многие живые существа на самом деле состоят только из одной клетки, и таких существ намного больше, чем можно себе представить — учеными описано более 263 000 различных видов одноклеточных, включая бактерии, микробы, простейшие существа и одноклеточные водоросли.

Кстати, атмосфера нашей планеты не всегда была насыщена кислородом — именно одноклеточные водоросли, называемые цианобактериями являются «творцами» современной кислородосодержащей атмосферы земли. Около 2.4 миллиарда лет назад появление этих водорослей привело к глобальному изменению атмосферы Земли.

Начало цепочки

Цианобактерии, водоросли, растения являются самым первым звеном в пищевой цепочке и, по-научному называются автотрофами. Автотрофы — это организмы, которые синтезируют органические соединения из неорганических: из почвы, воды, воздуха. При этом, источником углерода почти всегда является углекислый газ, содержащийся в воздухе или растворенный в воде, а источником энергии — солнечный свет или энергия химических реакций.

Катастрофа и новая эра

По мере быстрого размножения цианобактерий, атмосфера стала насыщаться кислородом, к ужасу организмов, для которых он был ядовитым. В те времена такими организмами были все существующие. Это может вызывать удивление: как кислород, от которого зависит наша жизнь, может быть токсичным? По своей сути, кислород является очень сильным окислителем, взаимодействующим почти со всеми элементами, образуя оксиды. И по сей день существует большое количество бактерий, для которых кислород смертелен (они называются анаэробами). Часть таких бактерий живет в том числе и в наших кишечниках, помогая переваривать пищу.

Большинство организмов тогда погибло, лишь небольшая часть эволюционировала, чтобы использовать кислород. В какой-то момент одна из клеток захватила мутировавшую бактерию, либо сама была захвачена ею, и оказалось, что это устраивает обеих. Захваченная бактерия получала из клетки питательные вещества, в то же время, спасала клетку от губительного для нее кислорода. Потом эта бактерия эволюционировала в митохондрию - важную органеллу, которая не может размножаться и жить вне клетки. Сейчас в каждой клетке многоклеточного организма содержится от нескольких сот до 2 тысяч митохондрий — тем больше, чем больше потребность клетки в кислороде.

Роль митохондрий в наследственности

Митохондрии, без которых невозможна наша жизнь до сих пор являются отдельными существами. Хотя вне клетки они не могут ни размножаться, ни существовать, они до сих пор являются самостоятельными — имеют собственную ДНК, самостоятельно размножаются в клетке.

ДНК митохондрии является менее устойчивой, чем ДНК клетки, мутации митохондриальной ДНК могут вызвать передаваемые по материнской линии наследственные заболевания.

Роль митохондрии

Клетки получают питательные вещества и кислород через мембрану из кровеносных сосудов или из соседних клеток, однако самостоятельно они не могут переработать эти вещества. Митохондрии оперируют кислородом таким образом, что почти из всех питательных веществ, поглощаемых организмом они синтезируют АТФ (Аденозинтрифосфат). АТФ — это универсальная форма химической энергии в любой живой клетке. При соединении АТФ с водой выделяется большое количество энергии, которая используется для жизнедеятельности клетки: синтеза белков, переноса молекул через мембраны, создания трансмембранного электрического потенциала, а также для мышечного сокращения. Без этого остроумного и эффективного симбиоза жизнь на Земле сегодня была бы не более чем скоплением простейших микробов.