Je nachdem, wo Sie sich in Ihrer eigenen biowissenschaftlichen Ausbildung befinden, wissen Sie vielleicht bereits, dass Zellen die grundlegenden strukturellen und funktionellen Komponenten des Lebens sind. Sie wissen vielleicht auch, dass in komplexeren Organismen wie Ihnen und anderen Tieren Zellen hochspezialisiert sind und a Vielzahl von physikalischen Einschlüssen, die spezifische Stoffwechsel- und andere Funktionen ausführen, um die Bedingungen in der Zelle gastfreundlich zu halten Leben.
Bestimmte Bestandteile der Zellen von "fortgeschrittenen" Organismen, genannt Organellen haben die Fähigkeit, als winzige Maschinen zu fungieren und sind dafür verantwortlich, den chemischen Bindungen in Glukose, der ultimativen Nahrungsquelle in allen lebenden Zellen, Energie zu entziehen. Haben Sie sich jemals gefragt, welche Organellen dabei helfen, Zellen mit Energie zu versorgen, oder welche Organelle am direktesten an der Energieumwandlung innerhalb der Zellen beteiligt sind? Wenn ja, treffen Sie die
Zellen: Prokaryoten versus Eukaryoten
Organismen in der Domäne Prokaryota, zu dem Bakterien und die Archaeen (früher "Archaebakterien" genannt), sind fast vollständig einzellig und müssen bis auf wenige Ausnahmen ihre gesamte Energie aus Glykolyse, ein Prozess, der im Zytoplasma der Zelle auftritt. Die vielen vielzelligen Organismen in der Eukaryoten Domäne haben jedoch Zellen mit Einschlüssen, die als Organellen bezeichnet werden und eine Reihe von speziellen Stoffwechsel- und anderen alltäglichen Funktionen ausführen.
Alle Zellen haben DNA (genetisches Material), a Zellmembran, Zytoplasma (der "Glibber", der den größten Teil der Zellsubstanz ausmacht) und Ribosomen, die Proteine herstellen. Prokaryoten haben normalerweise wenig mehr als das, während eukaryotische Zellen (Pläne, Tiere und Pilze) diejenigen sind, die Organellen aufweisen. Dazu gehören Chloroplasten und Mitochondrien, die an der Deckung des Energiebedarfs ihrer Elternzellen beteiligt sind.
Energieverarbeitende Organellen: Mitochondrien und Chloroplasten
Wenn Sie etwas über Mikrobiologie wissen und eine Mikrofotografie einer Pflanzenzelle oder eines Tieres erhalten Zelle, ist es nicht wirklich schwer, eine fundierte Vermutung anzustellen, welche Organellen an der Energie beteiligt sind Umwandlung. Sowohl Chloroplasten als auch Mitochondrien sind geschäftig aussehende Strukturen mit einer großen Gesamtmembranoberfläche als Ergebnis sorgfältiger Faltung und einem insgesamt "geschäftigen" Erscheinungsbild. Es ist also auf den ersten Blick ersichtlich, dass diese Organellen weit mehr tun, als nur Zellrohstoffe zu speichern.
Es wird angenommen, dass beide Organellen die gleiche faszinierende Evolutionsgeschichte teilen, was durch die Tatsache belegt wird, dass sie haben ihre eigene DNA, getrennt von der im Zellkern. Es wird angenommen, dass Mitochondrien und Chloroplasten ursprünglich eigenständige Bakterien waren, bevor sie von größeren Prokaryonten (der Endosymbiontentheorie). Als sich herausstellte, dass diese "gefressenen" Bakterien lebenswichtige Stoffwechselfunktionen für die größeren Organismen erfüllen und umgekehrt eine ganze Domäne von Organismen, Eukaryoten, wurde geboren.
Struktur und Funktion von Chloroplasten
Eukaryoten nehmen alle an der Zellatmung teil, die die Glykolyse und die drei grundlegenden Schritte der aerobe Atmung: die Brückenreaktion, der Krebs-Zyklus und die Reaktionen des Elektronentransports Kette. Pflanzen können jedoch Glukose nicht direkt aus der Umgebung aufnehmen, um sie in die Glykolyse zu füttern, da sie nicht "essen" können; Stattdessen stellen sie Glukose, einen Zucker mit sechs Kohlenstoffatomen, aus Kohlendioxidgas, einer Verbindung mit zwei Kohlenstoffatomen, in Organellen, den Chloroplasten, her.
Chloroplasten sind der Ort, an dem das Pigment Chlorophyll (das den Pflanzen ihr grünes Aussehen verleiht) in winzigen Säckchen gespeichert wird Thylakoide. Im zweistufigen Verfahren von Photosynthese, Pflanzen verwenden Lichtenergie, um ATP und NADPH zu erzeugen, die energietragende Moleküle sind, und nutzen diese Energie dann zum Aufbauen Glukose, die dann dem Rest der Zelle zur Verfügung steht und in Form von Substanzen gespeichert wird, die Tiere schließlich können Essen.
Struktur und Funktion von Mitochondrien
Letztlich ist die Energieverarbeitung bei Pflanzen im Grunde die gleiche wie bei Tieren und den meisten Pilzen: Das ultimative „Ziel“ ist es, Glukose in kleinere Moleküle aufzuspalten und dabei ATP zu extrahieren. Mitochondrien tun dies, indem sie als "Kraftwerke" der Zellen dienen, da sie die Orte der aeroben Atmung sind.
In den länglichen, "fußballförmigen" Mitochondrien wird Pyruvat, das Hauptprodukt der Glykolyse, in Acetyl-CoA umgewandelt, Shuttled in das Innere der Organelle für den Krebs-Zyklus, und dann für den Elektronentransport in die Mitochondrienmembran bewegt Kette. Insgesamt addieren diese Reaktionen 34 bis 36 ATP zu den zwei ATP, die aus einem einzigen Glucosemolekül allein bei der Glykolyse erzeugt werden.
