Внеклеточное пищеварение

Внеклеточное фототропное пищеварение — это процесс, при котором сапробионты питаются, выделяя ферменты через клеточную мембрану в пищу . Ферменты катализируют переваривание пищи, т.е. диффузию, транспорт, осмотротрофию или фагоцитоз . Поскольку пищеварение происходит вне клетки, его называют внеклеточным. Оно происходит либо в просвете , пищеварительной системы в полости желудка или другого органа пищеварения, либо полностью вне организма. Во время внеклеточного пищеварения пища расщепляется вне клетки механически или с помощью кислоты. специальными молекулами, называемыми ферментами. Затем вновь расщепленные питательные вещества могут быть поглощены близлежащими клетками. Во время еды люди используют внеклеточное пищеварение. Их зубы измельчают пищу, ферменты и кислота в желудке разжижают ее, а дополнительные ферменты в тонком кишечнике расщепляют пищу на части, которые могут использовать их клетки. Внеклеточное пищеварение — это форма пищеварения, обнаруженная у всех сапробионтических кольчатых червей , ракообразных , членистоногих , лишайников и хордовые , включая позвоночных . ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]}^{[ 3 ]}

В грибах

Грибы – гетеротрофные организмы. Гетеротрофное питание означает, что грибы используют внеклеточные источники органической энергии, органического материала или органического вещества для своего поддержания, роста и размножения. Энергия получается в результате разрыва химической связи между углеродом и углеродом или другими компонентами соединений, такими как фосфат-ион . Внеклеточными источниками энергии могут быть простые сахара , полипептиды или более сложные углеводы .

Грибы могут поглощать только небольшие молекулы через свои стенки. Чтобы грибы могли удовлетворить свои энергетические потребности, они находят и поглощают органические молекулы, соответствующие их потребностям, либо сразу, либо после некоторой формы уменьшения количества ферментов за пределами слоевища . Маленькие молекулы затем поглощаются, используются напрямую или восстанавливаются (трансформируются) в органические молекулы внутри клетки.

Если скелетированный в подстилке можно увидеть лист, это означает, что неподатливые вещества остаются и пищеварение продолжается. Грибы, использующие различные источники энергии, обычно сначала поглощают самые простые соединения, а затем более сложные. Например, образование целлюлозы подавляется высокими концентрациями глюкозы в цитоплазме . При истощении первичных источников глюкозы ферменты, расщепляющие более сложные молекулы, такие как целлюлоза и крахмал высвобождаются . Таким образом, растворимые сахара и аминокислоты сначала удаляются из листа, выпущенного из дерева. Затем крахмал расщепляется и усваивается. Впоследствии пектин перевариваются и целлюлоза. Наконец, воски разлагаются, а лигнин окисляется . Поэтапное получение энергии приводит к эффективному использованию доступной энергии. ^{[ 4 ]}

Обнаружение пищеварительных ферментов у грибов

Регуляция поступления питательных веществ, по-видимому, контролируется общими явлениями. лишь небольшую группу ферментов, преимущественно гидролазы В фильтрате культуры сытых грибов можно обнаружить . Это предполагает, что специфические индукторы контролируют производство и высвобождение ферментов для деградации. Наиболее распространенным сложным углеводом, доступным в окружающей среде, является целлюлоза. Например, в отсутствие глюкозы обнаружение целлюлозы индуцирует экспрессию целлюлозы. Как следствие, грибы целенаправленно расщепляют целлюлозу в окружающей среде и не тратят энергию на ненужное образование ферментов для деградации молекул, которых может не быть. У грибов есть эффективный процесс получения энергии.

Из-за огромного разнообразия потенциальных источников пищи грибы выработали ферменты, подходящие для среды, в которой они обычно встречаются. Диапазон ферментов, хотя и широк у многих видов, недостаточен для выживания во всех средах. Грибам необходимы другие конкурентные качества для обеспечения дальнейшего выживания.

Верно и обратное. Некоторые грибы обладают весьма специфическими метаболическими способностями, которые позволяют заселять определенные места обитания, используя молекулы, недоступные другим грибам. Кроме того, использование общего и обильного субстрата привело к тому, что многие грибы выработали ряд высокоспецифичных деградирующих ферментов. Среди грибов есть виды, которые обладают универсальными потребностями в питательных веществах, некоторые имеют особые потребности в питательных веществах, а многие находятся между ними. ^{[ 5 ]}

Выделение пищеварительных ферментов

Ферменты производятся вблизи кончика гифы. Некоторые из них упаковываются в пузырьки, связанные с Гольджи , а затем доставляются к кончику гифы. Содержимое высвобождается на кончике. Некоторые ферменты активно выводятся через плазматическую мембрану , где они диффундируют через клеточную стенку или действуют в ней. Обратите внимание, что ферментам, высвобождаемым из кончика гифы, для высвобождения и последующей деградационной активности требуется водная среда.

Всасывание переваренных продуктов

только простые сахара, аминокислоты, жирные кислоты Молекулы, абсорбируемые через плазматическую мембрану, обычно имеют размер менее 5000 Да, поэтому после пищеварения могут усваиваться и другие небольшие молекулы. Молекулы растворяются в растворе. В некоторых случаях молекулы обрабатываются ферментами, расположенными внутри клеточной стенки. Например, инверторы сахарозы локализованы в стенках дрожжей. Глюкоза, по-видимому, является сахаром, предпочитаемым большинством грибов. Поглощение других сахаров подавляется при наличии глюкозы. Аналогичным образом аммоний , глутамин и аспарагин регулируют усвоение соединений азота, а цистеин — соединений серы. ^{[ 6 ]}

Совместное внутриклеточное и внеклеточное пищеварение у книдарий.

У гидры и других книдарий пища улавливается щупальцами и попадает через рот в единую большую пищеварительную полость — гастроваскулярную полость . Ферменты выделяются из клеток, граничащих с этой полостью, и попадают в пищу для внеклеточного переваривания. Мелкие частицы частично переваренной пищи поглощаются вакуолями пищеварительных клеток для внутриклеточного переваривания . Любая непереваренная и неусвоенная пища в конечном итоге выбрасывается изо рта. ^{[ 7 ]}

Инвертированная пищеварительная система представляет собой мешки и трубки.

Одноклеточные организмы , а также губки переваривают пищу внутриклеточно. Другие многоклеточные организмы переваривают пищу внеклеточно, в пищеварительной полости. В этом случае пищеварительные ферменты высвобождаются в полость, непрерывную с внешней средой животного. У книдарий и плоских червей , таких как планарии , пищеварительная полость, называемая гастроваскулярной полостью, имеет только одно отверстие, которое служит одновременно ртом и задним проходом. В этом типе пищеварительной системы нет специализации, поскольку каждая клетка подвергается всем этапам переваривания пищи.

Специализация возникает, когда пищеварительный тракт или пищеварительный канал имеют отдельные рот и анус, поэтому транспортировка пищи происходит в одном направлении. Самый примитивный пищеварительный тракт наблюдается у нематод (тип Nematode), где он представляет собой просто трубчатую кишку, выстланную эпителиальной мембраной. Дождевые черви (тип кольчатых червей) имеют пищеварительный тракт, специализирующийся на разных участках для приема, хранения, фрагментации, переваривания и всасывания пищи. Все более сложные группы животных, включая всех позвоночных, демонстрируют схожую специализацию.

Проглоченная пища может храниться в специализированном отделе пищеварительного тракта или подвергаться физическому фрагментированию. Эта фрагментация может происходить в результате жевательного действия зубов (во рту многих позвоночных) или перемалывания камешков (в желудке дождевых червей и птиц). Затем происходит химическое пищеварение, расщепляющее более крупные пищевые молекулы полисахаридов и дисахаридов , жиров и белков на их мельчайшие субъединицы.

Химическое пищеварение включает реакции гидролиза , в результате которых из пищи высвобождаются субъединицы молекул — в первую очередь моносахариды , аминокислоты и жирные кислоты. Эти продукты химического пищеварения проходят через эпителиальную выстилку кишечника в кровь в процессе, известном как всасывание. Любые молекулы пищи, которые не усваиваются, не могут быть использованы животным. Эти отходы выводятся из организма или испражняются через задний проход. ^{[ 8 ]}

Внеклеточное пищеварение у других животных

Аннелиды

Кишка эхиурана она отсутствует погонофоров длинная и сильно извитая, у взрослых . У других кольчатых червей кишка линейная и несегментированная, с ротовым отверстием на перистомиуме и анусным отверстием на заднем конце животного ( пигидиум ). Пища перемещается по кишечнику с помощью ресничек и/или мышечных сокращений . Пищеварение в основном внеклеточное, хотя у некоторых видов наблюдается и внутриклеточный компонент. ^{[ 9 ]}

Членистоногие

Пищеварительная система членистоногих делится на три отдела: переднюю кишку, среднюю кишку и заднюю кишку. У всех свободноживущих видов имеются отчетливые и отдельные рот и анус, и у всех видов пища должна перемещаться по пищеварительному тракту за счет мышечной активности, а не активности ресничек , поскольку просвет передней и задней кишки выстлан кутикулой . Пищеварение обычно внеклеточное. Питательные вещества распределяются по тканям через гемальную систему. ^{[ 10 ]}

Моллюски

Большинство моллюсков имеют полноценную пищеварительную систему с отдельным ртом и анусом. Рот ведет в короткий пищевод , который ведет в желудок. С желудком связаны одна или несколько пищеварительных желез или пищеварительных придатков . В просвет этих желез секретируются пищеварительные ферменты. Дополнительное внеклеточное пищеварение происходит в желудке. У головоногих пищеварение полностью внеклеточное. У большинства других моллюсков конечные этапы пищеварения завершаются внутриклеточно, в ткани пищеварительных желез. Поглощенные питательные вещества поступают в систему кровообращения для распределения по всему организму или сохраняются в пищеварительных железах для дальнейшего использования. Непереваренные отходы проходят через кишечник и выходят через задний проход. Другие аспекты сбора и обработки продуктов питания уже обсуждались там, где это необходимо для каждой группы. ^{[ 11 ]}

Люди

Внеклеточное пищеварение у человека происходит изо рта в желудок.

Исходными компонентами желудочно-кишечного тракта являются ротовая полость и глотка , которая является общим проходом ротовой и носовой полостей. Глотка ведет в пищевод — мышечную трубку, доставляющую пищу в желудок , где происходит предварительное переваривание; здесь пищеварение внеклеточное .

Из желудка пища попадает в тонкую кишку , где батарея пищеварительных ферментов продолжает процесс пищеварения. Продукты пищеварения всасываются через стенку кишечника в кровь . То, что остается, опорожняется в толстый кишечник , где всасывается часть оставшейся воды и минералов; здесь пищеварение внутриклеточное. ^{[ 12 ]}

См. также

Сапротрофное питание

Ссылки

^ Принципы продвинутой биологии, стр. 296, рис. 14.16 — Диаграмма, показывающая реабсорбцию субстратов внутри гифы.
^ Принципы продвинутой биологии, стр. 296 - излагаются назначение сапротрофов и их внутреннее питание, а также основные два типа грибов, которые чаще всего упоминаются, а также визуально описывается процесс сапротрофного питания с помощью диаграммы гифы, относящиеся к Rhizobium, на влажном, несвежем цельнозерновом хлебе или гниющих фруктах.
^ Клегг, CJ; Макин, генеральный директор (2006). Продвинутая биология: принципы и приложения, 2-е изд. Ходдер Паблишинг
^ Ингольд, Коннектикут; Хадсон, Гарри Дж. (1993). Биология грибов . Лондон: Чепмен и Холл. ISBN 978-0412490408 .
^ Дженнингс, Д.Х. (март 1995 г.). Физиология питания грибов . Кембридж: Издательство Кембриджского университета. ISBN 9780521038164 .
^ Дикс, Невилл Дж; Вебстер, Джон (1995). Грибная экология . Лондон: Чепмен и Холл. п. 278 . ISBN 978-94-010-4299-4 .
^ Б. Рис, Джейн. Кэмпбелл Биология (9-е изд.). США: Волхер и компания Creck. п. 276.
^ Сьюзен, певица (2009). Биология (девятое изд.). Гарвардский университет: каталогизация Библиотеки конгресса. п. 92.
^ Печеник, Ян (1976). Биология беспозвоночных (4-е изд.). Университет Тафса: МакГроу-Хилл. п. 305.
^ Сьюзен, певица (2009). Биология (девятое изд.). Гарвардский университет: каталогизация Библиотеки конгресса. п. 374.
^ Печеник, Ян (1976). Биология беспозвоночных (4-е изд.). Университет Тафса: МакГроу-Хилл. п. 257.
^ Сьюзен, певица (2009). Биология (девятое изд.). Гарвардский университет: каталогизация Библиотеки конгресса. п. 989.

[1] Принципы продвинутой биологии, стр. 296, рис. 14.16 — Диаграмма, показывающая реабсорбцию субстратов внутри гифы.

[2] Принципы продвинутой биологии, стр. 296 - излагаются назначение сапротрофов и их внутреннее питание, а также основные два типа грибов, которые чаще всего упоминаются, а также визуально описывается процесс сапротрофного питания с помощью диаграммы гифы, относящиеся к Rhizobium, на влажном, несвежем цельнозерновом хлебе или гниющих фруктах.

[3] Клегг, CJ; Макин, генеральный директор (2006). Продвинутая биология: принципы и приложения, 2-е изд. Ходдер Паблишинг

[4] Ингольд, Коннектикут; Хадсон, Гарри Дж. (1993). Биология грибов . Лондон: Чепмен и Холл. ISBN 978-0412490408 .

[5] Дженнингс, Д.Х. (март 1995 г.). Физиология питания грибов . Кембридж: Издательство Кембриджского университета. ISBN 9780521038164 .

[6] Дикс, Невилл Дж; Вебстер, Джон (1995). Грибная экология . Лондон: Чепмен и Холл. п. 278 . ISBN 978-94-010-4299-4 .

[7] Б. Рис, Джейн. Кэмпбелл Биология (9-е изд.). США: Волхер и компания Creck. п. 276.

[8] Сьюзен, певица (2009). Биология (девятое изд.). Гарвардский университет: каталогизация Библиотеки конгресса. п. 92.

[9] Печеник, Ян (1976). Биология беспозвоночных (4-е изд.). Университет Тафса: МакГроу-Хилл. п. 305.

[10] Сьюзен, певица (2009). Биология (девятое изд.). Гарвардский университет: каталогизация Библиотеки конгресса. п. 374.

[11] Печеник, Ян (1976). Биология беспозвоночных (4-е изд.). Университет Тафса: МакГроу-Хилл. п. 257.

[12] Сьюзен, певица (2009). Биология (девятое изд.). Гарвардский университет: каталогизация Библиотеки конгресса. п. 989.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

v т и Эволюционная экология
Закономерности эволюции	Окраска свидетельствует о естественном отборе Конвергентная эволюция примеры Параллельная эволюция Дивергентная эволюция Парадокс планктона Пресыщение хищника
Сигналы	Теория сигналов Адаптация против хищников Сигнал тревоги Апосематизм Кажущаяся смерть Дейматическое поведение Дисплей отвлечения Крипсис Камуфляж Мимикрия Ункенрефлекс