Šūna ir visu organismu elementārā vienība. Aktivitātes pakāpe, spēja pielāgoties vides apstākļiem ir atkarīga no tā stāvokļa. Šūnas dzīvības procesi ir pakļauti noteiktiem modeļiem. Katra no tām aktivitātes pakāpe ir atkarīga no dzīves cikla fāzes. Kopumā ir divi no tiem: starpfāze un sadalīšana (M fāze). Pirmais aizņem laiku starp šūnas veidošanos un tās nāvi vai dalīšanos. Starpfāzes periodā aktīvi norisinās gandrīz visi galvenie šūnas dzīvībai svarīgās darbības procesi: uzturs, elpošana, augšana, aizkaitināmība, kustība. Šūnu reprodukcija tiek veikta tikai M fāzē.
Starpfāžu periodi
Šūnu augšanas laiks starp dalīšanos ir sadalīts vairākos posmos:
- presintētisks, vai fāze G-1, - sākotnējais periods: ziņojuma RNS, proteīnu un dažu citu šūnu elementu sintēze;
- sintētiska vai S fāze: DNS dubultošanās;
- postsintētiskā jeb G-2 fāze: sagatavošanās mitozei.
Turklāt dažas šūnas pārtrauc dalīties pēc diferenciācijas. Savosstarpfāzē nav G-1 perioda. Tie atrodas tā sauktajā atpūtas fāzē (G-0).
Metabolisms
Kā jau minēts, dzīvās šūnas dzīvībai svarīgie procesi lielākoties notiek starpfāžu periodā. Galvenais ir vielmaiņa. Pateicoties tam, notiek ne tikai dažādas iekšējās reakcijas, bet arī starpšūnu procesi, kas savieno atsevišķas struktūras visā organismā.
Vielmaiņai ir noteikts modelis. Šūnas dzīvības procesi lielā mērā ir atkarīgi no tā ievērošanas, no tā, vai tajā nav nekādu traucējumu. Vielām, pirms tās ietekmē intracelulāro vidi, jāiekļūst membrānā. Tad tie tiek pakļauti noteiktai apstrādei uztura vai elpošanas procesā. Nākamajā posmā iegūtie apstrādes produkti tiek izmantoti jaunu elementu sintezēšanai vai esošo struktūru pārveidošanai. Vielmaiņas produkti, kas palikuši pēc visām pārvērtībām, kas ir kaitīgi šūnai vai tai vienkārši nav vajadzīgi, tiek izvadīti ārējā vidē.
Asimilācija un disimilācija
Fermenti ir iesaistīti vienas vielas secīgu pārmaiņu regulēšanā citā. Tie veicina noteiktu procesu ātrāku plūsmu, tas ir, darbojas kā katalizatori. Katrs šāds "paātrinātājs" ietekmē tikai konkrētu transformāciju, virzot procesu vienā virzienā. Jaunizveidotās vielas tiek tālāk pakļautas citiem fermentiem, kas veicina to tālāku pārveidi.
Tajā pašā laikā vissšūnu dzīvības aktivitātes procesi ir vienā vai otrā veidā saistīti ar divām pretējām tendencēm: asimilāciju un disimilāciju. Metabolismam pamatā ir to mijiedarbība, līdzsvars vai kāda pretestība. Dažādas vielas, kas nāk no ārpuses, fermentu ietekmē tiek pārveidotas par šūnai ierastajām un nepieciešamajām. Šīs sintētiskās pārvērtības sauc par asimilāciju. Tomēr šīm reakcijām ir nepieciešama enerģija. Tās avots ir disimilācijas jeb iznīcināšanas procesi. Vielas sabrukšanu pavada enerģijas izdalīšanās, kas nepieciešama, lai noritētu šūnas dzīvības pamatprocesi. Disimilācija veicina arī vienkāršāku vielu veidošanos, kuras pēc tam tiek izmantotas jaunai sintēzei. Daži sabrukšanas produkti ir noņemti.
Šūnas dzīvības procesi bieži vien ir saistīti ar sintēzes un sabrukšanas līdzsvaru. Tādējādi izaugsme ir iespējama tikai tad, ja asimilācija ņem virsroku pār disimilāciju. Interesanti, ka šūna nevar augt bezgalīgi: tai ir noteiktas robežas, kuras sasniedzot, augšana apstājas.
Infiltrācija
Vielu transportēšana no apkārtējās vides šūnā tiek veikta pasīvi un aktīvi. Pirmajā gadījumā pārnešana kļūst iespējama difūzijas un osmozes dēļ. Aktīvo transportu pavada enerģijas patēriņš, un tas bieži notiek pretēji šiem procesiem. Tā, piemēram, iekļūst kālija joni. Tie tiek ievadīti šūnā, pat ja to koncentrācija citoplazmā pārsniedz tās līmenivide.
Vielu īpašības ietekmē šūnu membrānas caurlaidības pakāpi tām. Tātad organiskās vielas citoplazmā iekļūst vieglāk nekā neorganiskās. Caurlaidībai ir nozīme arī molekulu lielumam. Turklāt membrānas īpašības ir atkarīgas no šūnas fizioloģiskā stāvokļa un vides īpatnībām, piemēram, temperatūras un gaismas.
Ēdiens
Vielu uzņemšanā no apkārtējās vides piedalās salīdzinoši labi izpētīti dzīvības procesi: šūnu elpošana un to uzturs. Pēdējais tiek veikts ar pinocitozes un fagocitozes palīdzību.
Abu procesu mehānisms ir līdzīgs, taču pinocitozes laikā tiek uztvertas mazākas un blīvākas daļiņas. Absorbētās vielas molekulas adsorbē membrāna, tās uztver īpašie izaugumi un iegremdē ar tām šūnā. Tā rezultātā veidojas kanāls, un pēc tam no membrānas parādās burbuļi, kas satur pārtikas daļiņas. Pamazām tie tiek atbrīvoti no čaumalas. Turklāt daļiņas tiek pakļautas procesiem, kas ir ļoti tuvu gremošanai. Pēc virknes pārvērtību vielas sadala vienkāršākos un izmanto šūnai nepieciešamo elementu sintezēšanai. Tajā pašā laikā daļa no izveidotajām vielām tiek izvadīta vidē, jo tā netiek pakļauta turpmākai apstrādei vai lietošanai.
Elpošana
Uzturs nav vienīgais process, kas veicina nepieciešamo elementu parādīšanos šūnā. Elpu garāmtā būtība ir ļoti līdzīga tai. Tā ir virkne secīgu ogļhidrātu, lipīdu un aminoskābju transformāciju, kuru rezultātā rodas jaunas vielas: oglekļa dioksīds un ūdens. Vissvarīgākā procesa daļa ir enerģijas veidošanās, ko šūna uzglabā ATP un dažu citu savienojumu veidā.
Ar skābekli
Cilvēka šūnas dzīvības procesi, tāpat kā daudzu citu organismu, nav iedomājami bez aerobās elpošanas. Galvenā tam nepieciešamā viela ir skābeklis. Oksidācijas rezultātā notiek tik ļoti nepieciešamās enerģijas izdalīšanās, kā arī jaunu vielu veidošanās.
Elpošanas process ir sadalīts divos posmos:
- glikolīze;
- skābekļa stadija.
Glikolīze ir glikozes sadalīšanās šūnas citoplazmā enzīmu ietekmē bez skābekļa līdzdalības. Tas sastāv no vienpadsmit secīgām reakcijām. Rezultātā no vienas glikozes molekulas veidojas divas ATP molekulas. Pēc tam sabrukšanas produkti nonāk mitohondrijās, kur sākas skābekļa stadija. Vēl vairāku reakciju rezultātā veidojas oglekļa dioksīds, papildus ATP molekulas un ūdeņraža atomi. Kopumā šūna saņem 38 ATP molekulas no vienas glikozes molekulas. Lielā uzkrātās enerģijas daudzuma dēļ aerobā elpošana tiek uzskatīta par efektīvāku.
Anaerobā elpošana
Baktērijām ir atšķirīgs elpošanas veids. Skābekļa vietā viņi izmanto sulfātus, nitrātus utt. Šis elpošanas veids ir mazāk efektīvs, taču tam ir milzīga loma.loma vielas apritē dabā. Pateicoties anaerobiem organismiem, tiek veikts sēra, slāpekļa un nātrija bioģeoķīmiskais cikls. Kopumā procesi norit līdzīgi kā skābekļa elpošana. Pēc glikolīzes beigām iegūtās vielas nonāk fermentācijas reakcijā, kuras rezultātā var veidoties etilspirts vai pienskābe.
Aizkaitināmība
Šūna pastāvīgi mijiedarbojas ar vidi. Reakciju uz dažādu ārējo faktoru ietekmi sauc par aizkaitināmību. Tas izpaužas kā šūnas pāreja uz uzbudināmu stāvokli un reakcijas rašanās. Reakcijas veids uz ārējo ietekmi atšķiras atkarībā no funkcionālajām iezīmēm. Muskuļu šūnas reaģē ar kontrakciju, dziedzeru šūnas ar sekrēciju un neironi, radot nervu impulsu. Tā ir aizkaitināmība, kas ir daudzu fizioloģisko procesu pamatā. Pateicoties tam, piemēram, tiek veikta nervu regulācija: neironi spēj pārraidīt ierosmi ne tikai līdzīgām šūnām, bet arī citu audu elementiem.
Divīzija
Tādējādi pastāv zināms ciklisks modelis. Šūnas dzīvības procesi tajā atkārtojas visā starpfāzes periodā un beidzas vai nu ar šūnas nāvi, vai tās dalīšanos. Pašvairošanās ir atslēga uz dzīvības saglabāšanu kopumā pēc konkrēta organisma izzušanas. Šūnu augšanas laikā asimilācija pārsniedz disimilāciju, apjoms aug ātrāk nekā virsma. Rezultātā procesišūnas dzīvībai svarīgā darbība tiek kavēta, sākas dziļas transformācijas, pēc kurām šūnas eksistence kļūst neiespējama, tā pāriet uz dalīšanos. Procesa beigās veidojas jaunas šūnas ar paaugstinātu potenciālu un vielmaiņu.
Nevar pateikt, kuri šūnu vitālās aktivitātes procesi spēlē vissvarīgāko lomu. Visi no tiem ir savstarpēji saistīti un bezjēdzīgi, izolēti viens no otra. Smalkais un labi ieeļļotais darba mehānisms, kas pastāv šūnā, vēlreiz atgādina par dabas gudrību un varenību.
