Περιεχόμενο
- Κύτταρα: Προκαρυώτες έναντι ευκαρυωτικών
- Οργανικές μονάδες επεξεργασίας ενέργειας: μιτοχόνδρια και χλωροπλάστες
- Δομή και λειτουργία των χλωροπλαστών
- Δομή και λειτουργία των μιτοχονδρίων
Ανάλογα με το πού βρίσκεστε στη δική σας εκπαίδευση για τις βιολογικές επιστήμες, ίσως ήδη γνωρίζετε ότι τα κύτταρα είναι τα βασικά δομικά και λειτουργικά συστατικά της ζωής. Μπορεί να γνωρίζετε ομοίως ότι σε πιο σύνθετους οργανισμούς όπως εσείς και τα άλλα ζώα, τα κύτταρα είναι εξειδικευμένα και περιέχουν μια ποικιλία φυσικών εγκλεισμάτων που πραγματοποιούν συγκεκριμένες μεταβολικές και άλλες λειτουργίες για να διατηρούν τις συνθήκες μέσα στο κύτταρο φιλόξενοι στη ζωή.
Ορισμένα στοιχεία των κυττάρων των "προηγμένων" οργανισμών που ονομάζονται οργανίδια έχουν την ικανότητα να δρουν ως μικροσκοπικά μηχανήματα και είναι υπεύθυνοι για την εξόρυξη ενέργειας από τους χημικούς δεσμούς της γλυκόζης, την τελική πηγή θρέψης σε όλα τα ζωντανά κύτταρα. Έχετε αναρωτηθεί ποτέ ποια οργανίδια βοηθούν στην παροχή κυττάρων με ενέργεια ή ποια οργανίδια ασχολούνται περισσότερο άμεσα με μετασχηματισμούς ενέργειας μέσα στα κύτταρα; Εάν ναι, πληρούν τις προϋποθέσεις μιτοχόνδρια και το χλωροπλάστη, τα κύρια εξελικτικά επιτεύγματα των ευκαρυωτικών οργανισμών.
Κύτταρα: Προκαρυώτες έναντι ευκαρυωτικών
Οργανισμοί στον τομέα Προκαρυώτα, το οποίο περιλαμβάνει τα βακτήρια και το Αρχαία (που προηγουμένως ονομάζονταν «αρχαιοβακτήρια») είναι σχεδόν αποκλειστικά μονοκύτταρα και, με λίγες εξαιρέσεις, πρέπει να αντλούν όλη τους την ενέργεια από γλυκόλυση, μια διαδικασία που εμφανίζεται στο κυτταρόπλασμα των κυττάρων. Οι πολλοί πολυκύτταροι οργανισμοί στο Eukaryota domain, ωστόσο, έχουν κύτταρα με εγκλείσματα που ονομάζονται organelles που εκτελούν μια σειρά εξειδικευμένων μεταβολικών και άλλων καθημερινών λειτουργιών.
Όλα τα κύτταρα έχουν DNA (γενετικό υλικό), α κυτταρική μεμβράνη, κυτόπλασμα (το «goo» που αποτελεί το μεγαλύτερο μέρος της κυτταρικής ουσίας) και ριβοσώματα, που παράγουν πρωτεΐνες. Οι προκαρυώτες συνήθως δεν έχουν τίποτε περισσότερο από αυτό, ενώ τα ευκαρυωτικά κύτταρα (σχέδια, ζώα και μύκητες) είναι εκείνα που διαθέτουν οργανίδια. Μεταξύ αυτών είναι οι χλωροπλάστες και τα μιτοχόνδρια, τα οποία συμμετέχουν στην κάλυψη των ενεργειακών αναγκών των γονικών κυττάρων.
Οργανικές μονάδες επεξεργασίας ενέργειας: μιτοχόνδρια και χλωροπλάστες
Εάν γνωρίζετε κάτι σχετικά με τη μικροβιολογία και σας δίνεται μια φωτομικρογραφία ενός φυτικού κυττάρου ή ενός ζωικού κυττάρου, δεν είναι πραγματικά δύσκολο να κάνετε μια εκπαιδευμένη εικασία σχετικά με το ποια organelles εμπλέκονται στην ενεργειακή μετατροπή. Τόσο οι χλωροπλάστες όσο και τα μιτοχόνδρια είναι δομές με απασχολημένη εμφάνιση, με μεγάλη συνολική επιφάνεια μεμβράνης ως αποτέλεσμα της σχολαστικής αναδίπλωσης και συνολική εμφάνιση "απασχολημένος". Είναι προφανές με μια ματιά, με άλλα λόγια, ότι αυτά τα οργανίδια κάνουν πολύ περισσότερα από την αποθήκευση ακατέργαστων κυτταρικών υλικών.
Και τα δύο αυτά οργανίδια πιστεύεται ότι μοιράζονται την ίδια συναρπαστική εξελικτική ιστορία, όπως αποδεικνύεται από το γεγονός ότι έχουν το δικό τους DNA, ξεχωριστά από αυτά στον πυρήνα των κυττάρων. Τα μιτοχόνδρια και οι χλωροπλάστες πιστεύεται ότι είχαν αρχικά ελεύθερα βακτηρίδια μόνος τους πριν απορροφηθούν αλλά δεν καταστράφηκαν από μεγαλύτερους προκαρυώτες endosymbiont θεωρία). Όταν αυτά τα «τρώγοντα» βακτηρίδια αποδείχτηκαν να εξυπηρετούν ζωτικές μεταβολικές λειτουργίες για τους μεγαλύτερους οργανισμούς και αντιστρόφως, μια ολόκληρη περιοχή οργανισμών, Eukaryota, γεννήθηκε.
Δομή και λειτουργία των χλωροπλαστών
Όλοι οι ευκαριώτες συμμετέχουν στην κυτταρική αναπνοή, η οποία περιλαμβάνει τη γλυκόλυση και τα τρία βασικά στάδια αερόβιας αναπνοής: την αντίδραση γέφυρας, τον κύκλο Krebs και τις αντιδράσεις της αλυσίδας μεταφοράς ηλεκτρονίων.Τα φυτά, ωστόσο, δεν μπορούν να πάρουν γλυκόζη απευθείας από το περιβάλλον για να ταΐσουν σε γλυκόλυση, επειδή δεν μπορούν να «φάνε». Αντίθετα, κάνουν τη γλυκόζη, ένα ζάχαρη έξι-άνθρακα, από αέριο διοξείδιο του άνθρακα, μια ένωση δύο άνθρακα, σε οργανίδια που ονομάζονται χλωροπλάστες.
Οι χλωροπλάστες είναι εκεί όπου η χρωστική χλωροφύλλη (που δίνουν στα φυτά την πράσινη εμφάνιση τους) αποθηκεύεται, σε μικροσκοπικά σάκους που ονομάζονται θυλακοειδή. Στη διαδικασία δύο σταδίων του φωτοσύνθεση, τα φυτά χρησιμοποιούν ενέργεια φωτός για να παράγουν ΑΤΡ και NADPH, τα οποία είναι μόρια μεταφοράς ενέργειας και στη συνέχεια χρησιμοποιούν αυτή την ενέργεια για την κατασκευή γλυκόζης, η οποία στη συνέχεια διατίθεται στο υπόλοιπο κύτταρο καθώς και σε καταστήματα με τη μορφή ουσιών που τα ζώα μπορεί τελικά να φάει.
Δομή και λειτουργία των μιτοχονδρίων
Η επεξεργασία ενέργειας στα φυτά στο τέλος είναι ουσιαστικά η ίδια όπως και στα ζώα και στους περισσότερους μύκητες: Ο απώτερος στόχος είναι να διασπαστεί η γλυκόζη σε μικρότερα μόρια και να εξαχθεί το ATP στη διαδικασία. Τα μιτοχόνδρια το κάνουν αυτό εξυπηρετώντας ως "σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής" των κυττάρων, καθώς είναι οι χώροι αερόβιας αναπνοής.
Στα επιμήκη μιτοχόνδρια με σχήμα ποδοσφαίρου, το πυροσταφυλικό, το κύριο προϊόν της γλυκόλυσης, μετατρέπεται σε ακετυλ CoA, μεταφέρεται στο εσωτερικό του οργανισμού για τον κύκλο Krebs και μετά μετακινείται στη μιτοχονδριακή μεμβράνη για την αλυσίδα μεταφοράς ηλεκτρονίων. Συνολικά, αυτές οι αντιδράσεις προσθέτουν 34 έως 36 ΑΤΡ στα δύο ΑΤΡ που παράγονται από ένα μόνο μόριο γλυκόζης σε γλυκόλυση μόνο του.