Riippuen siitä, missä olet omassa biotieteellisessä koulutuksessa, saatat jo tietää, että solut ovat elämän rakenteellisia ja toiminnallisia peruskomponentteja. Saatat olla samalla tavoin tietoinen siitä, että monimutkaisemmissa organismeissa, kuten itsessäsi ja muissa eläimissä, solut ovat pitkälle erikoistuneita ja sisältävät a erilaisia fyysisiä sulkeumia, jotka suorittavat spesifisiä aineenvaihdunta- ja muita toimintoja pitääkseen olosuhteet solussa vieraanvaraisia elämää.
Tiettyjä "kehittyneiden" organismien solujen komponentteja kutsutaan organellit on kyky toimia pieninä koneina ja ovat vastuussa energian saannista glukoosin kemiallisista sidoksista, joka on kaikkien elävien solujen lopullinen ravinnonlähde. Oletko koskaan miettinyt, mitkä organellit auttavat tarjoamaan soluille energiaa tai mitkä organellit ovat suorimmin mukana energian muunnoksissa solujen sisällä? Jos on, tapaa mitokondrioita ja kloroplastia, eukaryoottisten organismien tärkeimmät evoluutio-saavutukset.
Solut: Prokaryootit vs. Eukaryootit
Verkkotunnuksen organismit Prokaryota, joka sisältää bakteerit ja Archaea (aiemmin nimeltään "archaebacteria"), ovat melkein kokonaan yksisoluisia, ja muutamia poikkeuksia lukuun ottamatta niiden on saatava kaikki energiansa glykolyysi, prosessi, joka tapahtuu solun sytoplasmassa. Monia monisoluisia organismeja Eukaryota verkkotunnuksessa on kuitenkin soluja, joissa on sulkeumia, joita kutsutaan organelleiksi, jotka suorittavat useita omistettuja metabolisia ja muita jokapäiväisiä toimintoja.
Kaikilla soluilla on DNA (geneettinen materiaali), a solukalvo, sytoplasma ("goo" muodostaa suurimman osan solun aineesta) ja ribosomit, jotka tuottavat proteiineja. Prokaryooteilla on tyypillisesti vähän enemmän kuin tämä, kun taas eukaryoottisolut (suunnitelmat, eläimet ja sienet) ovat niitä, joilla on organelleja. Näitä ovat kloroplastit ja mitokondriot, jotka osallistuvat vanhempien solujen energiantarpeiden tyydyttämiseen.
Energiaa käsittelevät organellit: mitokondriot ja kloroplastit
Jos tiedät jotain mikrobiologiasta ja sinulle annetaan mikrovalokuva kasvisolusta tai eläimestä solu, ei ole todella vaikeaa arvata, mitkä organellit ovat mukana energiassa muuntaminen. Sekä kloroplastit että mitokondriot ovat kiireisen näköisiä rakenteita, joilla on paljon kalvon kokonaispinta-alaa huolellisen taittumisen seurauksena ja yleinen "kiireinen" ulkonäkö. Yhdellä silmäyksellä, toisin sanoen, on ilmeistä, että nämä organellit tekevät paljon muutakin kuin vain varastoivat solumateriaaleja.
Näiden molempien organellien uskotaan jakavan saman kiehtovan evoluutiohistorian, minkä todistaa se heillä on oma DNA, erillään solun ytimessä olevasta. Mitokondrioiden ja kloroplastien uskotaan olevan alun perin itsenäisesti seisovia bakteereja, ennen kuin suuremmat prokaryootit (ns. endosymbiont-teoria). Kun nämä "syöneet" bakteerit osoittautuivat palvelemaan elintärkeitä aineenvaihduntatoimintoja suuremmille organismeille ja päinvastoin, koko organismialueelle, Eukaryota, on syntynyt.
Kloroplastien rakenne ja toiminta
Kaikki eukaryootit osallistuvat soluhengitykseen, joka sisältää glykolyysin ja kolme vaihetta aerobinen hengitys: siltareaktio, Krebs-sykli ja elektronikuljetuksen reaktiot ketju. Kasvit eivät kuitenkaan voi saada glukoosia suoraan ympäristöstä syötettäväksi glykolyysiin, koska ne eivät voi "syödä"; sen sijaan he valmistavat glukoosia, kuuden hiilen sokeria, hiilidioksidikaasusta, kahden hiilen yhdiste, organelleissa, joita kutsutaan kloroplasteiksi.
Kloroplastit ovat paikka, jossa pigmentti klorofylli (joka antaa kasvien vihreän ulkonäön) varastoidaan pieniin pusseihin, joita kutsutaan tyloidit. Kaksivaiheisessa prosessissa fotosynteesi, kasvit käyttävät valoenergiaa ATP: n ja NADPH: n tuottamiseen, jotka ovat energiaa kuljettavia molekyylejä, ja käyttävät sitten tätä energiaa rakentaakseen glukoosi, joka on sitten solun muun osan saatavilla ja joka varastoidaan aineiden muodossa, joita eläimet voivat lopulta saada syödä.
Mitokondrioiden rakenne ja toiminta
Energian käsittely kasveissa loppujen lopuksi on pohjimmiltaan sama kuin eläimillä ja useimmilla sienillä: Lopullinen "tavoite" on hajottaa glukoosi pienemmiksi molekyyleiksi ja uuttaa ATP prosessissa. Mitokondrit tekevät tämän toimimalla solujen "voimalaitoksina", koska ne ovat aerobisen hengityksen paikkoja.
Pitkässä, "jalkapallon muotoisissa" mitokondrioissa pyruvaatti, glykolyysin päätuote, muutetaan asetyyli-CoA: ksi, suljettuna organellin sisätilaan Krebs-syklin ajaksi ja siirtyi sitten mitokondrioiden kalvoon elektronikuljetusta varten ketju. Kaiken kaikkiaan nämä reaktiot lisäävät 34-36 ATP: tä kahteen ATP: hen, jotka on tuotettu yhdestä glukoosimolekyylistä pelkästään glykolyysissä.