Будова та хімічний склад клітини
Дріжджова клітина має шарову будову. Окремі структури диференційовані та спеціалізовані для здійснення енергетичних та синтетичних процесів.
Схема дріжджової клітини
1 ̶ піноцитозний пухирець;
2 ̶ ендоплазматичний ратикулум;
3 ̶ вакуолі;
4 ̶ ліпідні включення;
5 ̶ літохондра;
6 ̶ ядро;
7 ̶ ядерна мембрана;
8 ̶ мембрани апарату Гольджі.
Клітина складається із кліткової плазми (цитоплазми), яка оточена клітинною мембраною. В клітині міститься рад органел ― утворень, які забезпечують реакції обміну речовин. Найважливішою органелою являється клітинне ядро (нуклеус). Це керуючий центр ядра клітини. Ядро оточене замкнутою подвійною пористою мембраною. Воно регулює та направляє хімічні процеси клітини та утворює з цитоплазмою єдину взаємопов’язану систему.
Ядро клітини містить основну речовину ― плазму, матрицю ядра та хромосоми. В них кожна клітина зберігає свій структурний план, який закодований у формі генів.
Гони побудовані у полімерні молекули дизоксорибонуклеїнової кислоти (ДНК). ДНК управляє всіма процесами речовин. В ядрі клітини присутні ядерця, які складаються із рибонуклеїнової кислоти (РНК).
Клітина містить велику кількість мітохондрій (5). Мітохондрії отримують піруват, який утворюється в цитоплазмі і в мітохондрії він розкладається в процесі дихання на СО2 і Н2О з утворенням АТФ та АДФ ( денозинотри- та дифосфат), що являють собою носіїв енергії. Тому мітохондрії називаються енергетичними станціями клітини.
Піруват ― піровиноградна кислота, яка щосекунди виробляє в організмі природнім шляхом і являється важливим проміжним продуктом енергетичного обміну в клітині.
Піруват зв’язує взаємоперетворення вуглеводнів, білків та ліпідів.
Далі надзвичайно важливий елемент ― ендоплазматичний ретикулум (мережа, 2) (ЕДМ).
Це розгалужена мережа каналів та порожнин в цитоплазмі клітини. Вона утворена мембранами. На мембранах знаходяться багаточисленні ферменти, які забезпечують біохімічні процеси в клітині.
Розрізняють два види ЕДМ:
Ø шероховаті;
Ø гладкі.
Широховаті ЕДМ служить для синтезу протеїнів, а гладка ЕДМ ― для синтезу ліпідів і відповідає за процеси звільнення клітини від токсичних речовин.
Задача відведення токсичних речовин здійснюється за допомогою мембран апарату Гольджі (8). Всередині апарату вирикула з токсичним з’єднаннями транспортується до клітинної мембрани і виноситься назовні. За переробку відходів відповідають мепосоми (4). Вони забезпечують внутрішньоклітинне травлення і розкладають високомолекулярні з’єднання в низькомолекулярні. У функціональній клітині особливо у клітинній мембрані, вони оточують не лише всю клітину але і всі її багато чисельні органели. ЕДМ здійснює інтенсивне виробництво цих мембран. Важливим структурним елементом мембран є фосфоліпіди.
Побудова клітинної мембрани із молекули фосфоліпідів обумовлює дві протилежні властивості структури ― гідрофільні та гідрофобні.
При побудові мембрани утворюється подвійний шар без наявності зв’язку між фосфоліпідами. Для дріжджової клітини клітинна мембрана має товщину 6нм і складає 1/1000 клітинного діаметру. Енергоємнісне утворення ліпідів складає частину мембрани і залежить від кількості О2. При недостачі кисню побудова клітинної мембрани сповільнюється або навіть зупиняється. Стінка клітини напівпроникна. Надходження розчинних речовин відбувається через клітинну мембрану вибірково, тобто речовини, що знаходять в мембрані, пропускають визначені групи речовин.
До зовнішньої поверхні клітинної мембрани прикріплені полісахаридні залишки. Вони складаються із монану (30-40%) та глюкану (30-40%).
Монан ― полісахарид, який складається із залишків манди. Манда ― моносахариди із загальною формулою глюкози С6Н12О6.
Глюкан ― молекула полісахариду, що складається із мономерів глюкози, що зв’язані між собою глікозидними зв’язками. Це тип ковалентного зв’язку, що з’єднує молекулу цукру з іншою молекулою або з іншими речовинами.
Монан, що знаходиться ззовні зв’язаний складним ефірним зв’зком із сіркою і залучений у загальний комплекс білків та ферментів.
Сукупність оболонки монану складається із клітинної мембрани та та глікокаліксу.
В цитоплазмі, що займає більше 50% об’єму клітини розрашовано більшість шляхів обміну розщеплених поживних речовин і побудови власних елементів клітини. Весь об’єм речовин проникає паралельно одне одному у водному середовищі рухаючи рибосоми, ферменти, продукти розкладу і т.д.
Піноцитозний пухирець(1) ― тимчасова органела клітини, що утворюється при піноцитозі. Піноцитоз ― захват рідини клітиною. Спочатку утворюється піноцитний канал, від якого відпачковуються піноцитні пухирці. Вони складаються із мембран, які обмежують вміст пухирця від матриці. Функції ― транспорт різних речовин.
Поживні речовини, що поступили в клітини служать для синтезу. Багато речовин, які присутні в промислових стічних водах можуть порушувати нормальну життєдіяльність мікроорганізмів.. Механізм дії зводиться до порушення складових частин клітин.
Фенол і формалін утворюють міцні комплекси з білками цитоплазми. Виробництво CI і H2O2 інактивують компоненти цитоплазми шляхом окиснення.
Спирт, ефір, ацетон ― плазмолітики ― руйнують ліпідну оболонку клітини. Однак існує вихід. Зазвичай ядовиті речовини проявляються при збільшенні концентрацій. До клітини можна прилучити влив таких ядовитих речовин шляхом поступового збільшення концентрації у воді, що поступає на очищення.
Деякі мікроорганізми мають період адаптації декілька суток(аероби), а інші ― декілька місяців (анаероби). Величина рН впливає на хід ферментативних процесів. Для кожного ферменту свій інтервал оптимального рН.
Температура забезпечує не лише інтенсивність, але і можливість розвитку мікроорганізмів. Для кожного мікроорганізму є мінімальна, оптимальна та максимальна температури.
Оптимальна ― температура, при якій життєдіяльність протікає найінтенсивніше.
Максимальна ― температура, при якій мікроорганізми ще розвиваються.
Мінімальна ― температура, при якій життя даного мікроорганізму не можливе.
По відношенню до оптимальної температури всі мікроорганізми ділять на 3 групи:
1. Психрофільні ― розвиваються при температурі 0…30°С. Оптимальна температури складає 20 °С;
2. Мезофільні ― розвиваються при температурі 3…40-45°С. Оптимальна температури складає 20-25 °С;
3. Термофільні ― розвиваються при температурі до 80°С. Оптимальна температури складає 30-60 °С. Їх використовують в основному при анаеробному очищенні стічних вод.
Є організми,які добре розчиняються при низьких і порівняно високих температурах ― психротолерантні та термотолерантні. Адаптація мікроорганізмів до температури більше 30 °С відбувається значно важче ,ніж для хімічних сполук і потребує більш тривалого часу. Їх проводять поступово, збільшуючи температуру на 1 ̶ 2 °С.