В зависимост от това къде се намирате в собственото си образование за науките за живота, може би вече знаете, че клетките са основните структурни и функционални компоненти на живота. Може да знаете по подобен начин, че в по-сложни организми като вас и други животни клетките са силно специализирани, съдържащи a разнообразие от физически включвания, които изпълняват специфични метаболитни и други функции, за да поддържат условия в клетката гостоприемни живот.
Определени компоненти на клетките на „напредналите“ организми т.нар органели имат способността да действат като малки машини и са отговорни за извличането на енергия от химическите връзки в глюкозата, основният източник на храна във всички живи клетки. Замисляли ли сте се кои органели помагат на клетките да енергират или коя органела участва най-пряко в енергийните трансформации в клетките? Ако е така, запознайте се с митохондрии и хлоропласт, основните еволюционни постижения на еукариотните организми.
Клетки: Прокариоти срещу еукариоти
Организми в домейна Прокариота, който включва бактерии и Архея (наричани по-рано „архебактерии“), са почти изцяло едноклетъчни и, с малки изключения, трябва да получават цялата си енергия от гликолиза, процес, който се случва в клетъчната цитоплазма. Многобройните многоклетъчни организми в Еукариота домейн обаче имат клетки с включвания, наречени органели, които изпълняват редица специални метаболитни и други ежедневни функции.
Всички клетки имат ДНК (генетичен материал), a клетъчната мембрана, цитоплазма ("goo", съставляващ по-голямата част от веществото на клетката) и рибозоми, които правят протеини. Обикновено прокариотите имат малко повече от това, докато еукариотните клетки (планове, животни и гъби) са тези, които се хвалят с органели. Сред тях са хлоропластите и митохондриите, които участват в задоволяването на енергийните нужди на своите родителски клетки.
Органели за енергийна обработка: Митохондрии и хлоропласти
Ако знаете нещо за микробиологията и сте получили микрофотография на растителна клетка или животно клетка, не е много трудно да се направи образовано предположение кои органели участват в енергията преобразуване. Както хлоропластите, така и митохондриите са на вид натоварени структури, с много обща площ на мембраната в резултат на щателно сгъване и като цяло "зает" външен вид. С други думи е очевидно, че тези органели правят много повече от просто съхранение на сурови клетъчни материали.
Смята се, че и двете от тези органели споделят една и съща завладяваща еволюционна история, както се вижда от факта, че те имат свое собствено ДНК, отделно от това в клетъчното ядро. Смята се, че митохондриите и хлоропластите първоначално са били самостоятелни бактерии, преди да бъдат погълнати, но не унищожени от по-големи прокариоти ( теория на ендосимбионта). Когато тези "изядени" бактерии се окажат, че изпълняват жизненоважни метаболитни функции за по-големите организми и обратно, цял домейн от организми, Еукариота, е роден.
Структура и функция на хлоропластите
Всички еукариоти участват в клетъчното дишане, което включва гликолиза и трите основни етапа на аеробно дишане: мостовата реакция, цикълът на Кребс и реакциите на електронния транспорт верига. Растенията обаче не могат да получат глюкоза директно от околната среда, за да се хранят в гликолиза, тъй като не могат да "ядат"; вместо това те правят глюкоза, шествъглеродна захар, от въглероден диоксид, двувъглеродно съединение, в органели, наречени хлоропласти.
Хлоропластите са мястото, където се съхранява пигментният хлорофил (който придава на растенията зеления им вид), в малки торбички, наречени тилакоиди. В двуетапния процес на фотосинтеза, растенията използват светлинна енергия, за да генерират ATP и NADPH, които са енергоносители, и след това използват тази енергия за изграждане глюкоза, която след това е достъпна за останалата част от клетката, както и се съхранява под формата на вещества, които животните в крайна сметка могат Яжте.
Структура и функция на митохондриите
Преработката на енергия в растенията в крайна сметка е същата, както при животните и повечето гъби: Крайната „цел“ е да се разгради глюкозата на по-малки молекули и да се извлече АТФ в процеса. Митохондриите правят това, като служат като „електроцентрали“ на клетките, тъй като те са местата на аеробно дишане.
В продълговатите, "футболни" митохондрии, пируватът, основният продукт на гликолизата, се трансформира в ацетил CoA, затворен във вътрешността на органелата за цикъла на Кребс и след това се премества в митохондриалната мембрана за електронен транспорт верига. Като цяло тези реакции добавят 34 до 36 АТФ към двата АТФ, генерирани само от една молекула глюкоза само при гликолиза.