Τι είναι τα οργανικά που σχετίζονται με την ενέργεια;

Ανάλογα με το πού βρίσκεστε στη δική σας εκπαίδευση για τις βιοεπιστήμες, ίσως γνωρίζετε ήδη ότι τα κύτταρα είναι τα βασικά δομικά και λειτουργικά συστατικά της ζωής. Ίσως γνωρίζετε επίσης ότι σε πιο πολύπλοκους οργανισμούς όπως εσείς και άλλα ζώα, τα κύτταρα είναι ιδιαίτερα εξειδικευμένα, που περιέχουν α ποικιλία φυσικών εγκλεισμάτων που πραγματοποιούν συγκεκριμένες μεταβολικές και άλλες λειτουργίες για να διατηρούν τις συνθήκες εντός του κυττάρου φιλόξενοι ΖΩΗ.

Ορισμένα συστατικά των κυττάρων των «προηγμένων» οργανισμών ονομάζονται οργανίδια έχουν την ικανότητα να ενεργούν ως μικροσκοπικά μηχανήματα και είναι υπεύθυνα για την εξαγωγή ενέργειας από τους χημικούς δεσμούς της γλυκόζης, την απόλυτη πηγή θρέψης σε όλα τα ζωντανά κύτταρα. Αναρωτηθήκατε ποτέ ποια οργανίδια βοηθούν στην παροχή ενέργειας στα κύτταρα, ή ποια οργανίδια εμπλέκεται άμεσα στους ενεργειακούς μετασχηματισμούς εντός των κυττάρων; Εάν ναι, συναντήστε το μιτοχόνδρια και το χλωροπλάστης, τα κύρια εξελικτικά επιτεύγματα των ευκαρυωτικών οργανισμών.

Οργανισμοί στον τομέα Προκαρυώτα, που περιλαμβάνει βακτήρια και το Αρχαία (παλαιότερα ονομάζονταν «αρχαιοβακτήρια»), είναι σχεδόν εξ ολοκλήρου μονοκύτταρα και, με λίγες εξαιρέσεις, πρέπει να πάρουν όλη τους την ενέργεια από γλυκόλυση, μια διαδικασία που συμβαίνει στο κυτταρόπλασμα των κυττάρων. Οι πολλοί πολυκυτταρικοί οργανισμοί στο Ευκαρυώτα Ωστόσο, ο τομέας έχει κύτταρα με εγκλείσματα που ονομάζονται οργανίδια που εκτελούν έναν αριθμό ειδικών μεταβολικών και άλλων καθημερινών λειτουργιών.

Όλα τα κελιά έχουν DNA (γενετικό υλικό), α κυτταρική μεμβράνη, κυτόπλασμα (το "goo" που αποτελεί το μεγαλύτερο μέρος της ουσίας του κυττάρου) και ριβοσώματα, που παράγουν πρωτεΐνες. Τα προκαρυωτικά συνήθως έχουν λιγότερα από αυτά, ενώ τα ευκαρυωτικά κύτταρα (σχέδια, ζώα και μύκητες) είναι αυτά που διαθέτουν οργανίδια. Μεταξύ αυτών είναι οι χλωροπλάστες και τα μιτοχόνδρια, τα οποία συμμετέχουν στην κάλυψη των ενεργειακών αναγκών των μητρικών κυττάρων τους.

Εάν γνωρίζετε κάτι για τη μικροβιολογία και σας δίνεται μια φωτομικρογραφία ενός φυτικού κυττάρου ή ενός ζώου κελί, δεν είναι πολύ δύσκολο να κάνουμε μια εικαστική εκτίμηση σε ποια οργανίδια εμπλέκονται στην ενέργεια μετατροπή. Τόσο οι χλωροπλάστες όσο και τα μιτοχόνδρια είναι δομές με έντονη εμφάνιση, με πολλές συνολικές επιφάνειες μεμβράνης ως αποτέλεσμα σχολαστικής αναδίπλωσης και συνολικής "απασχολημένης" εμφάνισης. Είναι προφανές με μια ματιά, με άλλα λόγια, ότι αυτά τα οργανίδια κάνουν πολύ περισσότερα από την απλή αποθήκευση πρώτων 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, χωριστά από αυτό στον πυρήνα των κυττάρων. Τα μιτοχόνδρια και οι χλωροπλάστες πιστεύεται ότι είχαν αρχικά αυτοτελή βακτήρια από μόνα τους πριν καταπλυθούν, αλλά δεν καταστραφούν, από μεγαλύτερους προκαρυώτες (το θεωρία endosymbiont). Όταν αυτά τα «τρώγονται» βακτήρια αποδείχθηκαν ζωτικής σημασίας μεταβολικές λειτουργίες για τους μεγαλύτερους οργανισμούς και αντιστρόφως, ένας ολόκληρος τομέας οργανισμών, Ευκαρυώτα, γεννήθηκε.

Όλοι οι ευκαρυωτικοί συμμετέχουν στην κυτταρική αναπνοή, η οποία περιλαμβάνει τη γλυκόλυση και τα τρία βασικά βήματα του αερόβια αναπνοή: η αντίδραση γέφυρας, ο κύκλος Krebs και οι αντιδράσεις της μεταφοράς ηλεκτρονίων αλυσίδα. Τα φυτά, ωστόσο, δεν μπορούν να πάρουν γλυκόζη απευθείας από το περιβάλλον για να τροφοδοτήσουν τη γλυκόλυση, καθώς δεν μπορούν να «τρώνε». Αντ 'αυτού, παράγουν γλυκόζη, ένα σάκχαρο έξι-άνθρακα, από αέριο διοξείδιο του άνθρακα, μια ένωση δύο-άνθρακα, σε οργανίδια που ονομάζονται χλωροπλάστες.

Οι χλωροπλάστες είναι εκεί όπου αποθηκεύεται η χρωστική χλωροφύλλη (που δίνει στα φυτά την πράσινη εμφάνισή τους), σε μικροσκοπικούς σάκους που ονομάζονται θυλακοειδή. Στη διαδικασία δύο βημάτων του φωτοσύνθεση, τα φυτά χρησιμοποιούν ελαφριά ενέργεια για να παράγουν ATP και NADPH, τα οποία είναι μόρια που μεταφέρουν ενέργεια και στη συνέχεια κάνουν χρήση αυτής της ενέργειας για την κατασκευή γλυκόζη, η οποία στη συνέχεια διατίθεται στο υπόλοιπο κύτταρο, καθώς και αποθηκεύεται με τη μορφή ουσιών που μπορεί τελικά τα ζώα τρώω.

Η επεξεργασία ενέργειας στα φυτά στο τέλος είναι ουσιαστικά η ίδια με εκείνη των ζώων και των περισσότερων μυκήτων: Ο τελικός «στόχος» είναι η διάσπαση της γλυκόζης σε μικρότερα μόρια και η εξαγωγή ΑΤΡ στη διαδικασία. Τα μιτοχόνδρια το κάνουν αυτό χρησιμεύοντας ως «σταθμοί παραγωγής ενέργειας» των κυττάρων, καθώς είναι οι χώροι αερόβιας αναπνοής.

Στα επιμήκη μιτοχόνδρια «σε σχήμα ποδοσφαίρου», το πυροσταφυλικό, το κύριο προϊόν της γλυκόλυσης, μετατρέπεται σε ακετύλιο CoA, κλειστό στο εσωτερικό του οργανικού για τον κύκλο Krebs και μετά μετακινήθηκε στη μιτοχονδριακή μεμβράνη για τη μεταφορά ηλεκτρονίων αλυσίδα. Συνολικά, αυτές οι αντιδράσεις προσθέτουν 34 έως 36 ATP στα δύο ATP που δημιουργούνται από ένα μόριο γλυκόζης μόνο σε γλυκόλυση.