Podle toho, kde jste ve svém vlastním přírodovědném vzdělávání, už možná víte, že buňky jsou základními strukturálními a funkčními složkami života. Podobně si můžete být vědomi toho, že ve složitějších organismech, jako jste vy a jiná zvířata, jsou buňky vysoce specializované a obsahují a různé fyzické inkluze, které provádějí specifické metabolické a další funkce, aby udržovaly podmínky v buňce pohostinné život.
Určité složky buněk „pokročilých“ organismů se nazývají organely mají schopnost fungovat jako malé stroje a jsou odpovědné za extrakci energie z chemických vazeb v glukóze, konečném zdroji výživy ve všech živých buňkách. Přemýšleli jste někdy o tom, které organely pomáhají dodávat buňkám energii, nebo které organely se nejvíce přímo podílejí na transformacích energie v buňkách? Pokud ano, seznamte se s mitochondrie a chloroplast, hlavní evoluční úspěchy eukaryotických organismů.
Buňky: Prokaryotes versus eukaryota
Organismy v doméně Prokaryota, který zahrnuje bakterie a Archaea (dříve nazývané „archaebacteria“), jsou téměř úplně jednobuněčné a až na několik výjimek musí veškerou svoji energii získávat z
Všechny buňky mají DNA (genetický materiál), a buněčná membrána, cytoplazma („goo“ tvořící většinu látky buňky) a ribozomy, které tvoří bílkoviny. Prokaryoty mají obvykle o něco více, zatímco organologické buňky se mohou pochlubit eukaryotickými buňkami (plány, zvířaty a houbami). Mezi ně patří chloroplasty a mitochondrie, které se podílejí na plnění energetických potřeb svých mateřských buněk.
Organely pro zpracování energie: mitochondrie a chloroplasty
Pokud víte něco o mikrobiologii a dostanete mikrofotografii rostlinné buňky nebo zvířete buňka, není opravdu těžké udělat kvalifikovaný odhad, které organely se podílejí na energii konverze. Chloroplasty i mitochondrie jsou rušně vypadající struktury, se spoustou celkového povrchu membrány v důsledku pečlivého skládání a celkově „rušným“ vzhledem. Na první pohled je zřejmé, jinými slovy, že tyto organely dělají mnohem víc než jen skladování surových buněčných materiálů.
Předpokládá se, že obě tyto organely sdílejí stejnou fascinující evoluční historii, o čemž svědčí i skutečnost mají vlastní DNAodděleně od buněčného jádra. Předpokládá se, že mitochondrie a chloroplasty byly původně samostatnými bakteriemi samy o sobě, než byly pohlceny, ale nebyly zničeny, většími prokaryoty ( teorie endosymbiontu). Když se ukázalo, že tyto „snědené“ bakterie slouží životně důležitým metabolickým funkcím větších organismů a naopak celé doméně organismů, Eukaryota, byl narozen.
Struktura a funkce chloroplastů
Eukaryota se účastní buněčného dýchání, které zahrnuje glykolýzu a tři základní kroky aerobní dýchání: můstková reakce, Krebsův cyklus a reakce transportu elektronů řetěz. Rostliny však nemohou dostat glukózu přímo z prostředí ke krmení glykolýzou, protože nemohou „jíst“; místo toho vyrábějí glukózu, šest uhlíkový cukr, z plynu oxidu uhličitého, sloučeniny se dvěma uhlíky, v organelách nazývaných chloroplasty.
Chloroplasty jsou místa, kde je uložen pigment chlorofyl (který dává rostlinám zelený vzhled) v malých vakech zvaných tylakoidy. Ve dvoustupňovém procesu fotosyntéza, rostliny používají světelnou energii k výrobě ATP a NADPH, což jsou molekuly nesoucí energii, a poté tuto energii využívají k budování glukóza, která je poté k dispozici zbytku buňky i zásobám ve formě látek, které mohou zvířata případně mít jíst.
Struktura a funkce mitochondrií
Nakonec je zpracování energie v rostlinách v zásadě stejné jako u zvířat a většiny hub: Konečným „cílem“ je rozložit glukózu na menší molekuly a extrahovat ATP v tomto procesu. Mitochondrie to dělají tím, že slouží jako „elektrárny“ buněk, protože jsou to místa aerobního dýchání.
V podlouhlém „fotbalovém“ mitochondriu se pyruvát, hlavní produkt glykolýzy, transformuje na acetyl CoA, do vnitřku organely pro Krebsův cyklus a poté přesunut do mitochondriální membrány pro transport elektronů řetěz. Celkově tyto reakce přidávají 34 až 36 ATP ke dvěma ATP generovaným z jedné molekuly glukózy při samotné glykolýze.