Hva er energirelaterte organeller?

Avhengig av hvor du er i din egen biovitenskapelige utdannelse, vet du kanskje allerede at celler er de grunnleggende strukturelle og funksjonelle komponentene i livet. Du er kanskje også klar over at celler i mer komplekse organismer som deg selv og andre dyr er svært spesialiserte, og inneholder en en rekke fysiske inneslutninger som utfører spesifikke metabolske og andre funksjoner for å holde forholdene i cellen gjestfrie for liv.

Enkelte komponenter i cellene til "avanserte" organismer kalt organeller har evnen til å fungere som små maskiner, og er ansvarlige for å utvinne energi fra de kjemiske bindingene i glukose, den ultimate næringskilden i alle levende celler. Har du noen gang lurt på hvilke organeller som hjelper til med å gi celler energi, eller hvilke organelle er mest direkte involvert i energitransformasjoner i celler? I så fall møtes mitokondrier og kloroplast, de viktigste evolusjonære prestasjonene til eukaryote organismer.

Organismer i domenet

Alle celler har DNA (genetisk materiale), a cellemembran, cytoplasma ("goo" som utgjør det meste av cellens stoff) og ribosomer, som lager proteiner. Prokaryoter har vanligvis lite mer enn dette, mens eukaryote celler (planer, dyr og sopp) er de som kan skryte av organeller. Blant disse er kloroplaster og mitokondrier, som er involvert i å dekke deres foreldrenes energibehov.

Hvis du vet noe om mikrobiologi og får et mikrofotografi av en plantecelle eller et dyr celle, er det ikke veldig vanskelig å lage en utdannet gjetning om hvilke organeller som er involvert i energi omdannelse. Både kloroplaster og mitokondrier er travle strukturer, med mye total membranoverflate som et resultat av grundig folding, og et "travelt" utseende generelt. Med andre ord er det tydelig at disse organellene gjør mye mer enn bare å lagre råmaterialer.

Begge disse organellene antas å dele den samme fascinerende evolusjonære historien, som det fremgår av det faktum at de har sitt eget DNA, atskilt fra det i cellekjernen. Mitokondrier og kloroplaster antas opprinnelig å ha vært frittstående bakterier i seg selv før de ble oppslukt, men ikke ødelagt, av større prokaryoter ( endosymbiont teori). Da disse "spiste" bakteriene viste seg å tjene viktige metabolske funksjoner for større organismer og omvendt, et helt domene av organismer, Eukaryota, var født.

Eukaryoter deltar alle i cellulær respirasjon, som inkluderer glykolyse og de tre grunnleggende trinnene i aerob respirasjon: broreaksjonen, Krebs-syklusen og reaksjonene til elektrontransporten kjede. Planter kan imidlertid ikke få glukose direkte fra omgivelsene for å mates til glykolyse, siden de ikke kan "spise"; i stedet lager de glukose, et seks-karbon sukker, fra karbondioksidgass, en to-karbonforbindelse, i organeller som kalles kloroplaster.

Kloroplaster er der pigmentet klorofyll (som gir planter et grønt utseende) lagres, i små sekker kalt thylakoids. I totrinnsprosessen med fotosyntese, planter bruker lysenergi til å generere ATP og NADPH, som er energibærende molekyler, og deretter bruke denne energien til å bygge glukose, som deretter er tilgjengelig for resten av cellen, samt lagrer i form av stoffer som dyr kan komme til slutt spise.

Energiprosessering i anlegg til slutt er fundamentalt den samme som den er hos dyr og mest sopp: Det ultimate "målet" er å bryte ned glukose i mindre molekyler og trekke ut ATP i prosessen. Mitokondrier gjør dette ved å tjene som "kraftverk" i celler, da de er stedene for aerob respirasjon.

I den avlange, "fotballformede" mitokondriene, blir pyruvat, hovedproduktet av glykolyse, transformert til acetyl CoA, skysset inn i det indre av organellen for Krebs-syklusen, og flyttet deretter til mitokondriell membran for elektrontransporten kjede. I alt tilfører disse reaksjonene 34 til 36 ATP til de to ATP generert fra et enkelt glukosemolekyl i glykolyse alene.