Buňka je základní jednotkou všech organismů. Stupeň aktivity, schopnost přizpůsobit se podmínkám prostředí závisí na jeho stavu. Životní procesy buňky podléhají určitým vzorcům. Míra aktivity každého z nich závisí na fázi životního cyklu. Celkem jsou dvě: mezifáze a dělení (fáze M). První trvá mezi vytvořením buňky a její smrtí nebo rozdělením. Během období interfáze aktivně probíhají téměř všechny hlavní procesy vitální aktivity buňky: výživa, dýchání, růst, podrážděnost, pohyb. Reprodukce buněk se provádí pouze ve fázi M.
Mezifázové periody
Doba růstu buněk mezi děleními je rozdělena do několika fází:
- presyntetický, neboli fáze G-1, - počáteční období: syntéza messenger RNA, proteinů a některých dalších buněčných prvků;
- syntetické nebo fáze S: DNA zdvojnásobení;
- postsyntetická neboli G-2 fáze: příprava na mitózu.
Navíc se některé buňky po diferenciaci přestanou dělit. V jejichv mezifázi není žádná perioda G-1. Jsou v takzvané klidové fázi (G-0).
Metabolismus
Jak již bylo zmíněno, životně důležité procesy živé buňky z větší části probíhají během mezifázového období. Tím hlavním je metabolismus. Díky ní probíhají nejen různé vnitřní reakce, ale také mezibuněčné procesy, které propojují jednotlivé struktury do celého organismu.
Metabolismus má určitý vzorec. Životně důležité procesy buňky do značné míry závisí na jejím dodržování, nepřítomnosti jakýchkoli poruch v ní. Látky, než ovlivní intracelulární prostředí, musí proniknout membránou. Poté procházejí určitým zpracováním v procesu výživy nebo dýchání. V další fázi se výsledné produkty zpracování používají k syntéze nových prvků nebo transformaci stávajících struktur. Metabolické produkty zbývající po všech přeměnách, které buňce škodí nebo je prostě nepotřebuje, jsou odváděny do vnějšího prostředí.
Asimilace a disimilace
Enzymy se podílejí na regulaci postupné přeměny jedné látky na jinou. Přispívají k rychlejšímu toku určitých procesů, to znamená, že působí jako katalyzátory. Každý takový „urychlovač“ovlivňuje pouze konkrétní transformaci, směrující proces jedním směrem. Nově vzniklé látky jsou dále vystaveny působení dalších enzymů, které přispívají k jejich další přeměně.
Zároveň všechnoprocesy vitální aktivity buňky jsou tak či onak spojeny se dvěma opačnými tendencemi: asimilací a disimilací. Pro metabolismus je základem jejich souhra, rovnováha či nějaká opozice. Různé látky, které přicházejí zvenčí, se působením enzymů přeměňují na obvyklé a pro buňku nezbytné. Tyto syntetické přeměny se nazývají asimilace. Tyto reakce však vyžadují energii. Jeho zdrojem jsou procesy disimilace neboli destrukce. Rozpad látky je doprovázen uvolňováním energie nezbytné k tomu, aby mohly probíhat základní procesy vitální činnosti buňky. Disimilace také podporuje tvorbu jednodušších látek, které se pak využívají k nové syntéze. Některé produkty rozkladu jsou odstraněny.
Životní procesy buňky jsou často spojeny s rovnováhou syntézy a rozpadu. Růst je tedy možný pouze tehdy, převáží-li asimilace nad disimilací. Je zajímavé, že buňka nemůže růst donekonečna: má určité hranice, po jejichž dosažení se růst zastaví.
Infiltrace
Doprava látek z prostředí do buňky probíhá pasivně i aktivně. V prvním případě je přenos možný díky difúzi a osmóze. Aktivní transport je doprovázen výdejem energie a často nastává v rozporu s těmito procesy. Pronikají tak např. draselné ionty. Jsou injikovány do buňky, i když jejich koncentrace v cytoplazmě přesahuje její hladinu vprostředí.
Charakteristiky látek ovlivňují pro ně stupeň permeability buněčné membrány. Organické látky tedy vstupují do cytoplazmy snadněji než anorganické. Pro propustnost záleží také na velikosti molekul. Vlastnosti membrány také závisí na fyziologickém stavu buňky a vlastnostech prostředí, jako je teplota a světlo.
Jídlo
Na příjmu látek z prostředí se podílejí poměrně dobře prozkoumané životně důležité procesy: buněčné dýchání a její výživa. Ten se provádí pomocí pinocytózy a fagocytózy.
Mechanismus obou procesů je podobný, ale menší a hustší částice jsou zachyceny během pinocytózy. Molekuly absorbované látky jsou adsorbovány membránou, zachyceny speciálními výrůstky a ponořeny s nimi dovnitř buňky. V důsledku toho se vytvoří kanál a poté se z membrány obsahující částice potravy objeví bubliny. Postupně se z ulity uvolňují. Dále jsou částice vystaveny procesům velmi blízkým trávení. Po sérii přeměn se látky rozloží na jednodušší a použijí se k syntéze prvků nezbytných pro buňku. Zároveň je část vzniklých látek vypouštěna do životního prostředí, protože není předmětem dalšího zpracování ani použití.
Dýchání
Výživa není jediný proces, který přispívá k tomu, že se v buňce objeví potřebné prvky. Nadechni sejeho podstata je mu velmi podobná. Jde o řadu po sobě jdoucích přeměn sacharidů, lipidů a aminokyselin, v jejichž důsledku vznikají nové látky: oxid uhličitý a voda. Nejdůležitější součástí procesu je tvorba energie, kterou buňka ukládá ve formě ATP a některých dalších sloučenin.
S kyslíkem
Životní procesy lidské buňky, stejně jako mnoha jiných organismů, jsou nemyslitelné bez aerobního dýchání. Hlavní látkou pro to nezbytnou je kyslík. Uvolňování tolik potřebné energie, stejně jako tvorba nových látek, nastává v důsledku oxidace.
Proces dýchání je rozdělen do dvou fází:
- glykolýza;
- kyslíková fáze.
Glykolýza je rozklad glukózy v cytoplazmě buňky působením enzymů bez účasti kyslíku. Skládá se z jedenácti po sobě jdoucích reakcí. V důsledku toho se z jedné molekuly glukózy vytvoří dvě molekuly ATP. Produkty rozpadu se pak dostávají do mitochondrií, kde začíná kyslíková fáze. V důsledku několika dalších reakcí se tvoří oxid uhličitý, další molekuly ATP a atomy vodíku. Obecně buňka přijímá 38 molekul ATP z jedné molekuly glukózy. Právě kvůli velkému množství uložené energie je aerobní dýchání považováno za efektivnější.
Anaerobní dýchání
Bakterie mají jiný typ dýchání. Místo kyslíku používají sírany, dusičnany a tak dále. Tento typ dýchání je méně účinný, ale hraje obrovskou roli.roli v koloběhu hmoty v přírodě. Díky anaerobním organismům probíhá biogeochemický cyklus síry, dusíku a sodíku. Obecně procesy probíhají podobně jako dýchání kyslíku. Po skončení glykolýzy vstoupí výsledné látky do fermentační reakce, jejímž výsledkem může být etylalkohol nebo kyselina mléčná.
Podrážděnost
Buňka neustále interaguje s prostředím. Reakce na vliv různých vnějších faktorů se nazývá podrážděnost. Vyjadřuje se v přechodu buňky do excitabilního stavu a výskytu reakce. Typ reakce na vnější vliv se liší v závislosti na funkčních vlastnostech. Svalové buňky reagují kontrakcí, žlázové buňky sekrecí a neurony generováním nervového impulsu. Právě podrážděnost je základem mnoha fyziologických procesů. Díky ní dochází například k nervové regulaci: neurony jsou schopny přenášet vzruchy nejen na podobné buňky, ale i na prvky jiných tkání.
Division
Existuje tedy určitý cyklický vzor. Životní procesy buňky se v ní opakují po celou dobu interfáze a končí buď smrtí buňky, nebo jejím rozdělením. Samoreprodukce je klíčem k zachování života obecně po vymizení konkrétního organismu. Během růstu buněk asimilace převyšuje disimilaci, objem roste rychleji než povrch. V důsledku toho procesyvitální aktivita buňky je inhibována, začínají hluboké transformace, po kterých je existence buňky nemožná, pokračuje k dělení. Na konci procesu se tvoří nové buňky se zvýšeným potenciálem a metabolismem.
Nelze říci, které procesy vitální aktivity buněk hrají nejdůležitější roli. Všechny jsou vzájemně propojené a bezvýznamné ve vzájemné izolaci. Jemný a dobře promazaný mechanismus práce, který existuje v buňce, nám znovu připomíná moudrost a vznešenost přírody.
