§ 35. Позаклітинне і зовнішнє травлення

Планарії часто полюють на дрібних рачків, хоч вони і не мають зубів, щоб розгризти їхній хітиновий панцир. Як вони можуть отримувати поживні речовини ізсередини панцира своєї жертви?

Позаклітинне травлення

Позаклітинне травлення характеризується тим, що травні ферменти секретуються у зовнішнє середовище, перетравлення їжі відбувається поза клітиною, утворені речовини потім усмоктуються в клітину.

Таким чином організми перетравлюють великі органічні молекули, які не можуть проникнути безпосередньо крізь клітинну мембрану. Біологічні макромолекули руйнуються до невеликих сполук, які й засвоюються клітиною.

Позаклітинне травлення може відбуватися зовні організму (зовнішнє травлення) або в травних порожнинах тіла (порожнинне травлення).

Позаклітинне травлення у бактерій і архей

Мікроорганізми поглинають їжу і виділяють продукти обміну всією поверхнею клітини. Але поживні речовини можуть надходити в клітину тільки в розчиненому вигляді, тому розщеплення нерозчинних складних органічних сполук на більш прості відбувається зовні. Травні ферменти секретуються клітинами мікроорганізмів в зовнішнє середовище або закріплюються на зовнішній мембрані чи на клітинній стінці. Таким чином, перетравлення їжі відбувається поза клітиною. Утворені мономери всмоктуються через клітинну мембрану.

Позаклітинне травлення у хижих грибів

Існує близько 200 видів хижих грибів. Вони утворюють з ниток міцелію спеціальні ловчі системи, що нагадують рибальські снасті з безліччю гачків, клейкі мережі або кільця-зашморги. Після захоплення здобичі гіфи гриба проростають через покриви жертви і виділяють травні ферменти. Потім спеціальні асиміляційні гіфи всмоктують і засвоюють перетравлені речовини.

Мал. 35.1. Хижі рослини

Мал. 35.2. Хижа личинка жука-плавунця

Позаклітинне травлення у хижих рослин

Існує близько 630 видів комахоїдних рослин. Це переважно багаторічні трав’янисті рослини, але серед них також трапляються напівчагарники й невеликі чагарники. Зазвичай вони живляться, як і всі рослини, поглинаючи речовини з ґрунту та фотосинтезуючи. Але багато з них ростуть на болотах — на ґрунтах, украй бідних на поживні елементи. Тому вони використовують у їжу дрібних тварин (переважно комах) як додаткове джерело Нітрогену, Калію, Фосфору та інших елементів.

Комахоїдні рослини застосовують різні приманки, приваблюють комах забарвленням, солодкими виділеннями або запахом. Вони ловлять здобич за допомогою липких виділень і ловчих апаратів (видозмінних листків) — схлопувальних листків, ловчих глечиків (мал. 35.1). У пастку виділяються ферменти, які перетравлюють спійману жертву. Утворені продукти травлення, переважно амінокислоти, всмоктуються і засвоюються.

Зовнішнє травлення у членистоногих

Особливий вид живлення — зовнішнє травлення — характерне для деяких дрібних представників тварин: павуків, хижих личинок жуків, бабок і мух. Ці хижаки спочатку впорскують у тіло здобичі травні ферменти, які розм’якшують тверді тканини, а потім усмоктують частково перетравлену їжу.

Наприклад, хижа личинка жука-плавунця, схопивши свою жертву щелепами, впорскує в неї травну рідину, яка паралізує здобич (мал. 35.2). Наступна порція травного соку починає перетравлювати паралізовану жертву, розріджує її, після чого личинка всмоктує їжу через глотку.

Павуки так консервують своїх жертв на павутині. Піймавши здобич, павук вбиває її отрутою. Отруйні залози павуків розташовані в хеліцерах. Вони оточені м’язами, під час скорочення яких отрута впорскується через отвір на кінці пазуруватого членика хеліцер. На невеликих комах отрута павуків діє майже миттєво. Піймавши й убивши здобич, павук розриває її хеліцерами і впорскує в неї травні соки (мал. 35.3). Через певний час павук висмоктує утворений поживний розчин. Пристосуванням павуків для харчування рідкою їжею є фільтруючий апарат ротової порожнини і глотки, потужний смоктальний шлунок.

Вважають, що позакишкове травлення еволюційно виробилося у членистоногих для того, щоб подолати твердий хітиновий панцир під час харчування одних членистоногих іншими. Відсутність потужних щелеп змусило павуків перейти до розчинення тканин жертви і харчування рідкою їжею.

Мал. 35.3. Початок процесу зовнішнього травлення павука-оси

Дізнайтеся більше

У деяких видів морських зірок формується об’ємний шлунок, здатний вивертатися через рот. Зірка обволікає шлунком здобич, яку не може проковтнути (наприклад, мушлю молюска), і таким чином здійснює зовнішнє травлення. Морська зірка Patiria miniata розстеляє свій шлунок по дну і перетравлює органічні речовини, що знаходить.

Ключова ідея

Позаклітинне травлення використовується майже всіма живими організмами для перетравлення великих органічних молекул, які не можуть проникнути безпосередньо крізь клітинну мембрану. Травні ферменти секретуються у зовнішнє середовище; утворені речовини потім усмоктуються в клітину.

Запитання та завдання

1. Чому бактерії використовують позаклітинне травлення? 2. Чим відрізняється живлення хижих грибів і хижих рослин? 3. За яких причин павуки використовують зовнішнє травлення? 4. Чому укус павука може бути небезпечним для людини?

Що таке позаклітинне травлення?

The позаклітинного травлення є процесом, при якому клітини використовують ферменти, які вивільняють середовище, в якому вони знаходяться, щоб розкласти зовнішні молекули, головним чином, для того, щоб отримати доступ до джерел їжі або знищити специфічні клітини або тканини.

Серед найбільш важливих ферментів для позаклітинного травлення є ті, які виробляються лізосомами.

Лізосомальні ферменти, такі як протеази та інші гідролази, дозволяють розкладати білки, вуглеводи та інші компоненти, які можуть знаходитися всередині або поза клітиною.

Зазвичай термін позаклітинне травлення використовується для позначення лише процесу, що відбувається поза клітинами травної системи декількох багатоклітинних тварин.

Однак багато мікроорганізми, такі як бактерії і гриби, також здійснюють позаклітинні процеси травлення.

Позаклітинне травлення для їжі

У людини відбуваються процеси позаклітинного травлення переважно в кишечнику для деградації харчових джерел.

Було встановлено, наприклад, що гідроліз крохмалю до дисахаридів і олігосахаридів здійснюється таким чином.

Інші багатоклітинні організми також здійснюють позаклітинні процеси травлення в їх травних системах.

Це стосується двостулкових молюсків, серед яких серед молюсків є устриці і молюски. Двостулкові молюски можуть швидко засвоювати багато джерел вуглецю позаклітинним травленням, яке відбувається в шляху їх кишечника.

Деякі одноклітинні організми, такі як динофлагелляты роду Протоперідіній виконують позаклітинне перетравлення водоростей і деяких органічних сполук, що виділяються фітопланктоном.

Ця характеристика розвинулася як опортуністична продовольча система і дозволяє їм отримати доступ до джерел їжі, які вони в іншому випадку не зможуть скористатися..

Інші функції позаклітинного травлення

Один з найбільш поширених процесів внутрішньоклітинного травлення пов’язаний з руйнуванням живої тканини.

Позаклітинні ферменти відповідають за процеси “самодеструкції”, що виникає у багатьох організмів як захисний механізм.

У людей, крім функцій травної системи, позаклітинне травлення проявляється в деградації тканин яєчників у жінок.

Також при руйнуванні старих клітин крові і шкіри для постійної регенерації цих тканин.

Позаклітинне травлення також важливо в інших організмах. Прикладом цього є процес регресії хвостів пуголовків під час їх метаморфози.

Інші організми люблять Microsporum canis вони також використовують позаклітинні ферменти для деградації молекул, таких як кератин, еластин і колаген.

Застосування позаклітинного травлення

Позаклітинне травлення є процесом, який використовувався для біотехнологічних застосувань у промисловості.

Серед найбільш поширених застосувань – деградація непостійної біомаси з використанням грибів, які вивільняють ферменти, які розкладають молекули, такі як лігнін і целюлоза.

Ця деградована біомаса може бути використана для декількох ферментативних процесів, які виробляють спирт або інші цікаві сполуки.

Іншими поширеними застосуваннями є використання позаклітинного травлення для лікування забруднених джерел води та в процесах фіторемедіації.

Список літератури

1. Cesar F. et al. Позаклітинна протеолітична активність і молекулярний аналіз штамів Microsporum canis виділені від кішок з і без симптомів. Iberoamerican Mycology Magazine. 2007; 24 (1): 19-23
2. Дальквіст А. Боргстром Б. Перетравлення та поглинання дисахаридів у людини. 1961; 81: 411
3. Дечо А. Самуель Н. Гнучкі стратегії травлення та асиміляція металів трасування в морських двостулкових молюсків. Лімнологія та океанографія. 1996; 41 (3): 568-572
4. Григорій Григорович Тейлор Ф. Екстрацелюлярне перетравлення в морських динофлагеллятах. Журнал досліджень Планктону. 1984; 6 (6):
5. Хірш І. Лізосоми та розумова відсталість. Щоквартальний огляд біології. 1972; 47 (3): 303-312
6. Ohmiya K. et al. Застосування мікробних генів для рекартрітантного використання біомаси та збереження навколишнього середовища. Журнал біологічних наук та біоінженерії. 2003; 95 (6): 549-561

Презентація “Позаклітинне і зовнішнє травлення”

Презентація буде корисна вчителям, які викладають у 10 класі (профільний рівень). Матеріал розкриває позаклітинне і зовнішнє травлення.

Позаклітинне і зовнішнє травлення

1. Позаклітинне травлення2. Позаклітинне травлення у бактерій і архей3. Позаклітинне травлення у хижих грибів4. Позаклітинне травлення у хижих рослин5. Зовнішнє травлення у членистоногих. Завдання

Планарії часто полюють на дрібних рачків, хоч вони і не мають зубів, щоб розгризти їх хітиновий панцир. Як вони можуть отримувати поживні речовини ізсередини панцира своєї жертви?Поміркуйте

Осмотрофне живлення. Живлення рослин. Згадайте

характеризується тим, що травні ферменти секретуються у зовнішнє середовище, перетравлення їжі відбувається поза клітиною, утворені речовини потім усмоктуються клітиною. Позаклітинне травлення

Зовнішнє травлення позаклітинне травлення відбувається зовні організму. Порожнинне травлення позаклітинне травлення відбувається в травних порожнинах тіла. Позаклітинне травлення

Існує близько 200 видів хижих грибів. Вони утворюють з ниток міцелію спеціальні ловчі системи, що нагадують рибальські снасті з безліччю гачків, клейкі мережі або кільця-зашморги. Після захоплення здобичі гіфи гриба проростають через покриви жертви і виділяють травні ферменти. Потім спеціальні асиміляційні гіфи всмоктують і засвоюють перетравлені рештки. Позаклітинне травлення у хижих грибів

Позаклітинне травлення у хижих рослин

Рослини-хижаки живуть у воді, на заболочених лугах і болотах, тобто на субстратах, бідних з’єднаннями азоту. За допомогою спеціальних органів — метаморфізованного листя, вони ловлять та перетравлюють комах.

У світі налічується близько 630 видів таких рослин, що належать до родин:росянкових ,пухирникових,непентесових,сарраценієвих,цефалотових.

Рослини використовують п’ять механізмів різного типу для ловлі здобичі:ловильні листки у формі глечиків;листки, що стуляються;липкі пастки;засмоктувальні пастки;пастки типу невиливайки.

Липкі пастки. Росички (Drosera), росолисти (Drosophyllum)жирянки (Pinguicula) і бібліси (Byblis) використовують клейку речовину. Сівши на листок, комахи залипають у цукристій рідині. Намагаючись виповзти, жертва змушує сусідні волоски схилитися в бік джерела руху, внаслідок чого потрапляє в надійні обійми.

Роси́чка(Drosera) На листках, зібраних в прикореневу розетку, знаходяться залозисті волоски, до яких прилипають дрібні комахи. Потім листок згинається таким чином, що численні сусідні волоски огортають жертву та поступово перетравлюють її.

Глечики-пастки. У Сараценії (Sarracenia) на шийці глечика ростуть довгі волоски, спрямовані донизу, що не дозволяє комахам вилізти на гору. У середині глечика залозки виділяють ферменти, що значно прискорюють розчинення комашиної плоті.

Непентес (Nepenthes L.) У цих рослин на листках є специфічні глечики-пастки. Непентеси пасивно полюють на комах,павуків, дрібних ссавців.

Пастки, що зачиняються Найвідоміший приклад такої пастки — це венерина мухоловка (Dionaea muscipula). Пастка формується в кінці листка, черешок відіграє роль петлі, а сам листок утворює дві облямовані зубцями частки. Кожна з них має чутливі волоски, що приводять у рух пастку. Це відбувається у тому разі, якщо комаха ворухне одним з волосків. Вже при другому дотику до волоска з основи рослини надходить потужний електричний імпульс, що змушує пастку зачинитися. Пастка спрацьовує за 1/5 секунди. Зубці, чіпляючись один за одного, стуляються не щільно, через що невелика комаха спроможна вилізти назовні. При потраплянні великої здобичі, пастка повільно зачиняється протягом кількох годин, аж поки жертва цілком не розчавиться.

Засмоктувальні пастки. Пухиринки (Utricularia i Polypompbolyx) ростуть у водоймах. Вони вільно плавають або ж пускають коріння. З листків у них звисають пухирці з отвором, що затуляє вільно звисаючий клапан. Спеціальні залози викачують з пухирця майже всю воду, аби клапан щільно затулився під тиском води ззовні. Потім виділяється цукриста речовина, що приваблює здобич. Щетинки спрямовують здобич до клапана, який блискавично відчиняється, щойно жертва торкнется сигнальних волосків. Тиск змушує клапан відчинятися в середину, внаслідок чого здобич разом із водою засмоктується в пухирець. Далі клапан швидко затуляється, вода викачується і розпочинається перетравлювання улову.

Пастки-невиливайки. На мілинах, поруч із пухирником зустрічається генлісея (Genlisea) — невеликі, ледь затоплені розетки, що вільно плавають. Ловильні листки рослин мають короткий черешок, розділений на дві трубки, спрямовані у воду. Уздовж кожної з трубок проходить спіральний проріз, на внутрішній поверхності якого помітний ряд спрямованих у середену волосків. Залози розташовані на передньому краї, виділяють клейку речовину. Невеликі водні організми спрямовуються волосками всередину пастки, звідки вони вже неспроможні вилізти.

Рослини-хижаки в УкраїніПрактично всі комахоїдні рослини України є рідкісними видами . Основними регіонами їх зростання в Україні є Полісся та Карпати. У флорі України наявні 4 роди комахоїдних рослин — росичка (Drosera L.) та альдрованда (Aldrovanda L.) з родини росичкових (Droseraceae), товстянка (Pinguicula L.) та пухирник (Utricularia L.) із родини пухирникових (Lentibulariaceae).

Охорона у природіВ Україні майже всі види рослин-хижаків занесені до Червоної книги України. Нині не охороняються на державному рівні лише 2 види комахоїдних рослин — Drosera rotundifolia (росичка круглолиста) та Utricularia vulgaris (пухирник звичайний). Проте, ці види охороняються як регіонально рідкісні у низці областей України. Статус міжнародної охорони має Aldrovanda vesiculosa (альдрованда пухирчаста). Цей вид включений до Додатку І Бернської конвенції та до Додатку ІІ до Директиви Європейського Союзу до місць зростання. Pinguicula bicolor (товстянка двоколірна) увійшла до Червоної книги МСОП (IUCN) з категорією EN (Види під загрозою вимирання).Інші види також входять до червоних книг низки країн та регіонів.

1. Чому бактерії використовують позаклітинне травлення?2. Чим відрізняється живлення хижих грибів і хижих рослин?3. За яких причин павуки використовують зовнішнє травлення?4. Чому укус павука може біти небезпечним для людини? Завдання

Прочитати параграф 35 Виконати завдання 1-4 на сторінці 75 Домашнє завдання