ما هي العضيات المرتبطة بالطاقة؟

اعتمادًا على مكانك في تعليم علوم الحياة ، قد تعرف بالفعل أن الخلايا هي المكونات الهيكلية والوظيفية الأساسية للحياة. قد تكون على دراية بالمثل أنه في الكائنات الحية الأكثر تعقيدًا مثل نفسك والحيوانات الأخرى ، تكون الخلايا عالية التخصص ، وتحتوي على a مجموعة متنوعة من الادراج الجسدية التي تقوم بوظائف استقلابية محددة ووظائف أخرى للحفاظ على الظروف داخل الخلية مناسبة لها الحياة.

تسمى مكونات معينة من خلايا الكائنات الحية "المتقدمة" العضيات لديها القدرة على العمل كآلات صغيرة ، وهي مسؤولة عن استخلاص الطاقة من الروابط الكيميائية في الجلوكوز ، المصدر النهائي للتغذية في جميع الخلايا الحية. هل تساءلت يومًا عن العضيات التي تساعد في تزويد الخلايا بالطاقة ، أو ما هي العضية الأكثر ارتباطًا بشكل مباشر بتحولات الطاقة داخل الخلايا؟ إذا كان الأمر كذلك ، فقم بتلبية الميتوكوندريا و ال البلاستيدات الخضراء، الإنجازات التطورية الرئيسية للكائنات حقيقية النواة.

الكائنات الحية في المجال بروكاريوتا، والتي تشمل البكتيريا و العتيقة (التي كانت تُعرف سابقًا باسم "البكتيريا العتيقة") ، تكون تقريبًا وحيدة الخلية بالكامل ، مع استثناءات قليلة ، يجب أن تحصل على كل طاقتها من

جميع الخلايا لها الحمض النووي (المادة الوراثية) ، أ غشاء الخلية, السيتوبلازم (تشكل "المادة اللزجة" معظم مادة الخلية) و الريبوسومات ، التي تصنع البروتينات. عادة ما تحتوي بدائيات النوى على ما هو أكثر قليلاً من هذا ، في حين أن الخلايا حقيقية النواة (الخطط والحيوانات والفطريات) هي تلك التي تتباهى بالعضيات. من بين هذه البلاستيدات الخضراء والميتوكوندريا ، والتي تشارك في تلبية احتياجات الطاقة للخلايا الأم.

إذا كنت تعرف أي شيء عن علم الأحياء الدقيقة ويتم إعطاؤك صورة مجهرية لخلية نباتية أو حيوان الخلية ، ليس من الصعب حقًا إجراء تخمين مستنير حول العضيات التي تشارك في الطاقة تحويلات. كل من البلاستيدات الخضراء والميتوكوندريا عبارة عن هياكل ذات مظهر مشغول ، مع الكثير من مساحة سطح الغشاء الكلية نتيجة الطي الدقيق ، والمظهر "المزدحم" بشكل عام. من الواضح في لمحة ، بعبارة أخرى ، أن هذه العضيات تفعل أكثر بكثير من مجرد تخزين المواد الخلوية الخام.

يُعتقد أن كل من هذه العضيات تشترك في نفس التاريخ التطوري الرائع ، كما يتضح من حقيقة ذلك لديهم الحمض النووي الخاص بهممنفصلة عن تلك الموجودة في نواة الخلية. يُعتقد أن الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء كانت في الأصل بكتيريا قائمة بذاتها في حد ذاتها قبل أن تبتلعها بدائيات النوى الأكبر ، ولكن لم يتم تدميرها ( نظرية التعايش الداخلي). عندما اتضح أن هذه البكتيريا "المأكولة" تخدم وظائف التمثيل الغذائي الحيوية للكائنات الأكبر وعلى العكس ، مجال كامل من الكائنات الحية ، حقيقيات النوى، ولد.

تشارك حقيقيات النوى جميعًا في التنفس الخلوي ، والذي يتضمن تحلل السكر والخطوات الأساسية الثلاث التنفس الهوائي: تفاعل الجسر ودورة كريبس وتفاعلات نقل الإلكترون سلسلة. ومع ذلك ، لا يمكن للنباتات الحصول على الجلوكوز مباشرة من البيئة لتغذي تحلل السكر ، لأنها لا تستطيع "أكل" ؛ بدلاً من ذلك ، يصنعون الجلوكوز ، وهو سكر من ستة كربون ، من غاز ثاني أكسيد الكربون ، وهو مركب ثنائي الكربون ، في عضيات تسمى البلاستيدات الخضراء.

البلاستيدات الخضراء هي المكان الذي يتم فيه تخزين صبغة الكلوروفيل (التي تعطي النباتات مظهرها الأخضر) ، في أكياس صغيرة تسمى ثايلاكويدات. في عملية من خطوتين البناء الضوئي، تستخدم النباتات الطاقة الضوئية لتوليد ATP و NADPH ، وهي جزيئات تحمل الطاقة ، ثم تستخدم هذه الطاقة لبناء الجلوكوز ، والذي يتوفر بعد ذلك لبقية الخلية وكذلك مخازن في شكل مواد قد تكون الحيوانات في نهاية المطاف تأكل.

معالجة الطاقة في النباتات في النهاية هي نفسها في الأساس كما هي في الحيوانات ومعظم الفطريات: "الهدف" النهائي هو تكسير الجلوكوز إلى جزيئات أصغر واستخراج ATP في هذه العملية. تقوم الميتوكوندريا بذلك من خلال العمل "كمحطات طاقة" للخلايا ، حيث إنها مواقع التنفس الهوائي.

في الميتوكوندريا المستطيلة ، "على شكل كرة القدم" ، يتم تحويل البيروفات ، المنتج الرئيسي لتحلل السكر ، إلى أسيتيل CoA ، مكوكيًا في الجزء الداخلي من العضية لدورة كريبس ، ثم انتقل إلى غشاء الميتوكوندريا لنقل الإلكترون سلسلة. إجمالاً ، تضيف هذه التفاعلات 34 إلى 36 ATP إلى اثنين من ATP المتولدين من جزيء واحد من الجلوكوز في تحلل السكر وحده.