Sõltuvalt sellest, kus te oma eluteaduste hariduses olete, võite juba teada, et rakud on elu põhilised struktuursed ja funktsionaalsed komponendid. Võite olla samamoodi teadlik, et keerukamates organismides, nagu teie ise ja teised loomad, on rakud väga spetsialiseerunud, sisaldades a mitmesugused füüsilised lisamised, mis täidavad spetsiifilisi metaboolseid ja muid funktsioone, et hoida rakus olusid külalislahked elu.
Teatud "arenenud" organismide rakkude komponendid, mida nimetatakse organellid neil on võime tegutseda pisikeste masinatena ja nad vastutavad energia eraldamise eest glükoosi keemilistest sidemetest, mis on kõigi elusrakkude ülim toiteallikas. Kas olete kunagi mõelnud, millised organellid aitavad rakkudel energiat pakkuda või milline organell osaleb rakusisestes energiamuundumistes kõige otsesemalt? Kui jah, siis kohtuge mitokondrid ja kloroplast, eukarüootsete organismide peamised evolutsioonilised saavutused.
Rakud: prokarüootid versus eukarüoodid
Domeenis olevad organismid
Prokaryota, mis sisaldab baktereid ja Arheia (varem nimetatud "arheebakteriteks"), on peaaegu täielikult üherakulised ja väheste eranditega peavad kogu energia saama glükolüüs, protsess, mis toimub raku tsütoplasmas. Palju mitmerakulisi organisme Eukaryota Domeenil on aga rakkudega inklussioone, mida nimetatakse organellideks, mis täidavad mitmeid spetsiaalseid metaboolseid ja muid igapäevaseid funktsioone.Kõigil rakkudel on DNA (geneetiline materjal), a rakumembraan, tsütoplasma ("goo" moodustab suurema osa raku ainest) ja ribosoomid, mis teevad valke. Prokarüootidel on tavaliselt vähe rohkemat kui see, samas kui eukarüootsed rakud (plaanid, loomad ja seened) on need, millel on organellid. Nende hulgas on kloroplastid ja mitokondrid, mis on seotud vanemate rakkude energiavajaduste rahuldamisega.
Energiat töötlevad organellid: mitokondrid ja kloroplastid
Kui teate midagi mikrobioloogiast ja teile antakse fotomikrograaf taimerakust või loomast raku, pole tegelikult raske haritud oletusest aru saada, millised organellid on energiaga seotud teisendamine. Nii kloroplastid kui ka mitokondrid on hõivatud välimusega struktuurid, mille hoolika voltimise tulemusena on palju membraani kogu pinda ja üldiselt "hõivatud" välimus. Teise sõnaga on ilmne, et need organellid teevad palju enamat kui lihtsalt raku toormaterjalide ladustamist.
Usutakse, et neil mõlemal organellil on sama põnev evolutsiooniline ajalugu, mida tõendab ka see neil on oma DNA, eraldatuna rakutuumas olevast. Usutakse, et mitokondrid ja kloroplastid olid algselt iseseisvad bakterid, enne kui suuremad prokarüoodid (neid endosümbionti teooria). Kui need "söödud" bakterid osutusid suuremate organismide jaoks oluliseks metaboolseks funktsiooniks ja vastupidi, terve organismide domeen, Eukaryota, sündis.
Kloroplastide struktuur ja funktsioon
Kõik eukarüoodid osalevad rakuhingamises, mis hõlmab glükolüüsi ja kolme põhietappi aeroobne hingamine: sildreaktsioon, Krebsi tsükkel ja elektronitranspordi reaktsioonid kett. Taimed ei saa aga glükoosi saamiseks otse keskkonnast glükoosi toitmiseks glükoosi, kuna nad ei saa "süüa"; selle asemel teevad nad glükoosi, kuue süsinikuga suhkrut, gaasilisest süsinikdioksiidist, kahesüsinikust ühendist, organellides, mida nimetatakse kloroplastideks.
Kloroplastid on koht, kus pigment klorofüll (mis annab taimedele rohelise välimuse) ladustatakse väikestes kotikestes, mida nimetatakse tülakoidid. Kaheastmelises protsessis fotosüntees, kasutavad taimed valgusenergiat ATP ja NADPH genereerimiseks, mis on energiat kandvad molekulid, ja kasutavad seejärel seda energiat ehitamiseks glükoos, mis on seejärel kättesaadav ülejäänud rakule, samuti ladustub ainete kujul, mida loomad lõpuks võivad kasutada sööma.
Mitokondrite struktuur ja funktsioon
Energia töötlemine taimedes on lõpuks põhimõtteliselt sama mis loomadel ja enamikul seentel: Lõplik "eesmärk" on jagada glükoos väiksemateks molekulideks ja ATP ekstraheerida selle käigus. Mitokondrid teevad seda rakkude "elektrijaamana", kuna need on aeroobse hingamise kohad.
Piklikes, "jalgpallikujulistes" mitokondrites muundatakse glükolüüsi peamine produkt püruvaat atsetüül-CoA-ks, süstik organbelli sisemusse Krebsi tsükli jaoks ja seejärel kolis mitokondriaalmembraanile elektronide transportimiseks kett. Kokku lisavad need reaktsioonid ainuüksi glükolüüsis glükoosi ühest molekulist tekkinud kahele ATP-le 34-36 ATP-d.