מהם אברונים הקשורים לאנרגיה?

תלוי איפה אתה נמצא בחינוך שלך למדעי החיים, אולי אתה כבר יודע שתאים הם המרכיבים הבסיסיים והתפקודיים של החיים. יתכן שתהיה מודע באופן דומה לכך שבאורגניזמים מורכבים יותר כמו עצמך ובעלי חיים אחרים, התאים הם מאוד מיוחדים המכילים א מגוון תכלילים גופניים המבצעים פונקציות מטבוליות ספציפיות ואחרות כדי לשמור על הכנסת אורחים לתנאים חַיִים.

רכיבים מסוימים בתאים של אורגניזמים "מתקדמים" נקראים אברונים בעלי יכולת לפעול כמכונות זעירות, והם אחראים להפקת אנרגיה מהקשרים הכימיים בגלוקוז, מקור ההזנה האולטימטיבי בכל התאים החיים. האם אי פעם תהיתם אילו אברונים עוזרים לספק לתאים אנרגיה, או איזה אברון מעורב באופן ישיר ביותר בתמורות אנרגיה בתאים? אם כן, פגוש את מיטוכונדריה וה כלורופלסט, ההישגים האבולוציוניים העיקריים של אורגניזמים אוקריוטים.

אורגניזמים בתחום פרוקריוטה, הכוללת חיידקים ואת ארכאה (נקראו בעבר "ארכיבקטריה"), הם כמעט חד תאיים, ולמעט יוצאים מן הכלל, עליהם לקבל את כל האנרגיה שלהם גליקוליזה, תהליך המתרחש בציטופלזמה של התא. האורגניזמים הרב-תאיים הרבים באזור אוקריוטה עם זאת, בתחום זה יש תאים עם תכלילים הנקראים אברונים שמבצעים מספר פונקציות מטבוליות ייעודיות ואחרים.

לכל התאים יש DNA (חומר גנטי), א קרום תא, ציטופלזמה (ה"גו "המרכיב את רוב חומר התא) ו ריבוזומים, אשר מייצרים חלבונים. לפרוקריוטים בדרך כלל יש מעט יותר מזה, ואילו תאים אוקריוטים (תכניות, בעלי חיים ופטריות) הם אלה שמתהדרים באברונים. בין אלה כלורופלסטים ומיטוכונדריה, אשר מעורבים במילוי צרכי האנרגיה של תאי האב שלהם.

אם אתה יודע משהו על מיקרוביולוגיה ומקבל צילום מיקרו של תא צמח או בעל חיים בתא, זה לא ממש קשה לנחש מושכל אילו אברונים מעורבים באנרגיה הֲמָרָה. גם הכלורופלסטים וגם המיטוכונדריה הם מבנים עמוסים למראה, עם הרבה שטח פנים של הממברנה כתוצאה מקיפול מוקפד, ומראה "עמוס" בסך הכל. במבט אחד ניכר, במילים אחרות, כי האברונים הללו עושים הרבה יותר מסתם אחסון חומרי גלם סלולריים.

ההערכה היא ששני האברונים הללו חולקים את אותה היסטוריה אבולוציונית מרתקת, כפי שמעידה העובדה ש יש להם DNA משלהם, נפרד מזה שבגרעין התא. מאמינים כי מיטוכונדריה וכלורופלסטים היו במקור חיידקים העומדים בפני עצמם לפני שהם נבלעו, אך לא הושמדו, על ידי פרוקריוטים גדולים יותר ( תורת האנדוסימביונט). כאשר החיידקים ה"נאכלים "הללו התבררו כמשרתים פונקציות מטבוליות חיוניות עבור האורגניזמים הגדולים יותר ולהפך, תחום שלם של אורגניזמים, אוקריוטה, נולד.

אוקריוטים כולם משתתפים בנשימה תאית, הכוללת גליקוליזה ושלושת השלבים הבסיסיים של נשימה אירובית: תגובת הגשר, מחזור קרבס ותגובות הובלת האלקטרונים שַׁרשֶׁרֶת. צמחים, לעומת זאת, אינם יכולים לקבל גלוקוז ישירות מהסביבה כדי להזין אותם לגליקוליזה, מכיוון שהם אינם יכולים "לאכול"; במקום זאת הם מייצרים גלוקוז, סוכר בעל שש פחמן, מגז פחמן דו חמצני, תרכובת דו פחמנית, באברונים הנקראים כלורופלסטים.

כלורופלסטים הם המקום בו מאחסנים את הפיגמנט הכלורופיל (המעניק לצמחים את מראה ירוק), בשקים זעירים הנקראים תילקואידים. בתהליך הדו-שלבי של פוטוסינתזה, צמחים משתמשים באנרגיית אור כדי לייצר ATP ו- NADPH, שהם מולקולות נושאות אנרגיה, ואז משתמשים באנרגיה זו כדי לבנות גלוקוז, אשר זמין לאחר מכן לשאר התאים, כמו גם מאגרים בצורת חומרים שבעלי חיים עשויים בסופו של דבר לאכול.

עיבוד אנרגיה בצמחים בסופו של דבר זהה למה שקורה אצל בעלי חיים וברוב הפטריות: "המטרה" האולטימטיבית היא לפרק את הגלוקוז למולקולות קטנות יותר ולהפיק ATP תוך כדי. המיטוכונדריה עושה זאת בכך שהם משמשים כ"תחנות הכוח "של התאים, שכן הם אתרי הנשימה האירובית.

במיטוכונדריה המלבנית, "בצורת כדורגל", פירובט, המוצר העיקרי של הגליקוליזה, הופך לאצטיל CoA, מועבר לחלק הפנימי של האברון למחזור קרבס, ואז עבר לקרום המיטוכונדריה להובלת האלקטרונים שַׁרשֶׁרֶת. בסך הכל, תגובות אלה מוסיפות 34 ל- 36 ATP לשני ה- ATP הנוצרים ממולקולה אחת של גלוקוז בגליקוליזה בלבד.