Ovisno o tome gdje se nalazite u vlastitom obrazovanju o životnim znanostima, možda već znate da su stanice osnovne strukturne i funkcionalne komponente života. Možda ste slično svjesni da su u složenijim organizmima poput vas i drugih životinja stanice visoko specijalizirane i sadrže razne fizičke inkluzije koje izvršavaju određene metaboličke i druge funkcije kako bi održale uvjete u ćeliji gostoljubivim život.
Određene komponente stanica "naprednih" organizama tzv organele imaju sposobnost djelovanja kao sićušni strojevi i odgovorni su za izvlačenje energije iz kemijskih veza u glukozi, krajnjem izvoru hrane u svim živim stanicama. Jeste li se ikad zapitali koje organele pomažu stanicama davati energiju ili koja je organela najizravnije uključena u energetske transformacije unutar stanica? Ako je tako, upoznajte mitohondrije i kloroplast, glavna evolucijska dostignuća eukariotskih organizama.
Stanice: Prokarioti nasuprot eukariota
Organizmi u domeni Prokariota, koji uključuje bakterije i
Arheje (ranije zvane "arhebakterije"), gotovo su u cijelosti jednoćelijske i, uz rijetke iznimke, svu svoju energiju moraju dobivati iz glikoliza, proces koji se događa u staničnoj citoplazmi. Mnogi višećelijski organizmi u Eukariota domena, međutim, imaju stanice s inkluzijama zvane organele koje izvršavaju brojne namjenske metaboličke i druge svakodnevne funkcije.Sve stanice imaju DNA (genetski materijal), a stanična membrana, citoplazma ("goo" koji čini većinu stanice stanice) i ribosomi, koji tvore bjelančevine. Prokarioti obično imaju malo više od toga, dok su eukariotske stanice (planovi, životinje i gljive) one koje se mogu pohvaliti organelama. Među njima su kloroplasti i mitohondriji koji su uključeni u zadovoljavanje energetskih potreba svojih roditeljskih stanica.
Organele za preradu energije: Mitohondriji i kloroplasti
Ako išta znate o mikrobiologiji i dali ste fotomikrograf biljne stanice ili životinje stanici, nije stvarno teško obrazovano pogoditi koje su organele uključene u energiju pretvorba. I kloroplasti i mitohondriji strukture su zauzetog izgleda, s puno ukupne površine membrane kao rezultat pažljivog presavijanja i ukupnog izgleda "zauzetosti". Drugim riječima, očito je da ove organele rade puno više od pukog skladištenja sirovih staničnih materijala.
Vjeruje se da obje ove organele dijele istu fascinantnu evolucijsku povijest, što dokazuje činjenica da imaju vlastiti DNK, odvojeno od onog u staničnoj jezgri. Vjeruje se da su mitohondriji i kloroplasti izvorno bili samostojeće bakterije prije nego što su ih prokarioti progutali, ali nisu uništili ( teorija endosimbionta). Kad se ispostavilo da ove "pojedene" bakterije služe vitalnim metaboličkim funkcijama za veće organizme i obrnuto, čitavu domenu organizama, Eukariota, rođen je.
Građa i funkcija kloroplasta
Svi eukarioti sudjeluju u staničnom disanju, što uključuje glikolizu i tri osnovna koraka aerobno disanje: mostna reakcija, Krebsov ciklus i reakcije prijenosa elektrona lanac. Biljke, međutim, ne mogu dobiti glukozu izravno iz okoline da bi se hranile glikolizom, jer ne mogu "jesti"; umjesto toga, oni stvaraju glukozu, šećer sa šest ugljika, iz plina ugljičnog dioksida, dvo ugljičnog spoja, u organelama zvanim kloroplasti.
Na kloroplastima se čuva pigment klorofil (koji biljkama daje zeleni izgled), u sitnim vrećicama tzv. tilakoidi. U postupku od dva koraka fotosinteza, biljke koriste svjetlosnu energiju za stvaranje ATP i NADPH, koji su molekule koje prenose energiju, a zatim tu energiju koriste za izgradnju glukoze, koja je tada dostupna ostatku stanice, kao i pohranjuje se u obliku tvari koje životinje na kraju mogu jesti.
Građa i funkcija mitohondrija
Prerada energije u biljkama na kraju je u osnovi ista kao i kod životinja i većine gljivica: Krajnji je "cilj" razgraditi glukozu na manje molekule i u tom procesu ekstrahirati ATP. Mitohondrije to čine služeći kao "elektrane" stanica, jer su mjesta aerobnog disanja.
U duguljastim mitohondrijima "nogometnog oblika" piruvat, glavni produkt glikolize, pretvara se u acetil CoA u unutrašnjost organele za Krebsov ciklus, a zatim premješten u mitohondrijsku membranu za transport elektrona lanac. Sve u svemu, ove reakcije dodaju 34 do 36 ATP dvjema ATP-ima koja nastaju iz jedne molekule glukoze samo u glikolizi.