În funcție de locul în care vă aflați în propria educație în domeniul științelor vieții, este posibil să știți deja că celulele sunt componentele structurale și funcționale de bază ale vieții. S-ar putea să fiți la fel de conștienți de faptul că la organisme mai complexe, precum dumneavoastră și alte animale, celulele sunt extrem de specializate, conținând o varietate de incluziuni fizice care îndeplinesc funcții metabolice specifice și alte funcții pentru a menține condițiile din celulă primitoare viaţă.
Anumite componente ale celulelor organismelor „avansate” numite organite au capacitatea de a acționa ca mașini mici și sunt responsabili pentru extragerea energiei din legăturile chimice din glucoză, sursa supremă de hrană pentru toate celulele vii. V-ați întrebat vreodată ce organite ajută la furnizarea de energie celulelor sau care organel este cel mai direct implicat în transformările de energie din interiorul celulelor? Dacă da, întâlnește mitocondrii si cloroplast, principalele realizări evolutive ale organismelor eucariote.
Celule: procariote versus eucariote
Organisme din domeniu Prokaryota, care include bacterii și Archaea (denumite anterior "arheobacterii"), sunt aproape în întregime unicelulare și, cu puține excepții, trebuie să obțină toată energia lor de la glicoliză, un proces care are loc în citoplasma celulară. Numeroasele organisme multicelulare din Eukaryota Cu toate acestea, domeniul are celule cu incluziuni numite organite care îndeplinesc o serie de funcții metabolice dedicate și alte funcții de zi cu zi.
Toate celulele au ADN (material genetic), a membrana celulara, citoplasma („goo-ul” alcătuind cea mai mare parte a substanței celulei) și ribozomi, care produc proteine. Procariotele au de obicei puțin mai mult decât acestea, în timp ce celulele eucariote (planuri, animale și ciuperci) sunt cele care se laudă cu organite. Printre acestea se numără cloroplastele și mitocondriile, care sunt implicate în satisfacerea nevoilor de energie ale celulelor părinte.
Organite de procesare a energiei: mitocondrii și cloroplaste
Dacă știți ceva despre microbiologie și vi se oferă o microfotografie a unei celule vegetale sau a unui animal celulă, nu este cu adevărat greu să faci o presupunere educată la ce organite sunt implicate în energie conversie. Atât cloroplastele, cât și mitocondriile sunt structuri cu aspect ocupat, cu o mulțime de suprafață totală a membranei ca urmare a plierii meticuloase și un aspect „ocupat” în general. Cu alte cuvinte, este evident dintr-o privire că aceste organite fac mult mai mult decât depozitează materiale celulare brute.
Se crede că ambele organite împărtășesc aceeași istorie evoluționistă fascinantă, dovadă fiind faptul că au propriul ADN, separat de cel din nucleul celular. Se crede că mitocondriile și cloroplastele au fost inițial bacterii de sine stătătoare înainte de a fi înghițite, dar nu distruse, de procariote mai mari ( teoria endosimbiontului). Când aceste bacterii „mâncate” s-au dovedit a îndeplini funcții metabolice vitale pentru organismele mai mari și invers, un întreg domeniu de organisme, Eukaryota, a fost nascut.
Structura și funcția cloroplastelor
Eucariotele participă la respirația celulară, care include glicoliza și cele trei etape de bază ale respirație aerobă: reacția podului, ciclul Krebs și reacțiile transportului de electroni lanţ. Cu toate acestea, plantele nu pot obține glucoză direct din mediu pentru a se alimenta în glicoliză, deoarece nu pot „mânca”; în schimb, produc glucoză, un zahăr cu șase atomi de carbon, din dioxid de carbon gazos, un compus cu doi atomi de carbon, în organite numite cloroplaste.
Cloroplastele sunt locul în care este stocat pigmentul clorofilă (care conferă plantelor aspectul lor verde), în saci mici numiți tilacoizi. În procesul în doi pași al fotosinteză, plantele folosesc energia luminii pentru a genera ATP și NADPH, care sunt molecule purtătoare de energie, apoi folosesc această energie pentru a construi glucoza, care este apoi disponibilă pentru restul celulei, precum și depozitează sub formă de substanțe pe care animalele le pot în cele din urmă mânca.
Structura și funcția mitocondriilor
Procesarea energiei în plante este, în final, aceeași ca și la animale și la majoritatea ciupercilor: „Scopul” final este de a descompune glucoza în molecule mai mici și de a extrage ATP în acest proces. Mitocondriile fac acest lucru servind ca „centrale electrice” ale celulelor, întrucât sunt locurile respirației aerobe.
În mitocondriile alungite, „în formă de fotbal”, piruvatul, principalul produs al glicolizei, este transformat în acetil CoA, transferat în interiorul organitei pentru ciclul Krebs și apoi mutat la membrana mitocondrială pentru transportul electronilor lanţ. În total, aceste reacții adaugă 34-36 ATP la cele două ATP generate de o singură moleculă de glucoză numai în glicoliză.