В зависимости от того, где вы находитесь в сфере медико-биологических наук, вы, возможно, уже знаете, что клетки являются основными структурными и функциональными компонентами жизни. Вы также можете знать, что у более сложных организмов, таких как вы и другие животные, клетки имеют узкую специализацию и содержат множество физических включений, которые выполняют определенные метаболические и другие функции, чтобы поддерживать условия в клетке, благоприятные для жизнь.
Некоторые компоненты клеток «продвинутых» организмов называются органеллы обладают способностью действовать как крошечные машины и отвечают за извлечение энергии из химических связей в глюкозе, главном источнике питания всех живых клеток. Вы когда-нибудь задумывались, какие органеллы помогают обеспечивать клетки энергией или какие органеллы наиболее непосредственно участвуют в преобразованиях энергии внутри клеток? Если да, то познакомьтесь с митохондрии и хлоропласт, главные эволюционные достижения эукариотических организмов.
Клетки: прокариоты в сравнении с эукариотами
Организмы в домене Прокариота, который включает бактерии и Архей (ранее называвшиеся «архебактерии»), почти полностью одноклеточные и, за некоторыми исключениями, должны получать всю свою энергию из гликолиз, процесс, происходящий в цитоплазме клетки. Многие многоклеточные организмы в Эукариоты Однако в домене есть клетки с включениями, называемыми органеллами, которые выполняют ряд специализированных метаболических и других повседневных функций.
Во всех камерах есть ДНК (генетический материал), клеточная мембрана, цитоплазма ("слизь", составляющая большую часть вещества клетки) и рибосомы, которые производят белки. Прокариоты обычно имеют немного больше, чем это, в то время как эукариотические клетки (планы, животные и грибы) - это те, которые могут похвастаться органеллами. Среди них хлоропласты и митохондрии, которые участвуют в удовлетворении энергетических потребностей своих родительских клеток.
Органеллы, обрабатывающие энергию: митохондрии и хлоропласты
Если вы знаете что-нибудь о микробиологии и вам дали микрофотографию растительной клетки или животного клетке, нетрудно сделать обоснованное предположение о том, какие органеллы участвуют в выработке энергии конверсия. И хлоропласты, и митохондрии представляют собой структуры, которые выглядят занятыми, с большой площадью поверхности мембраны в результате тщательного складывания и в целом «загруженным» внешним видом. Другими словами, с первого взгляда очевидно, что эти органеллы делают гораздо больше, чем просто хранят сырьевые клеточные материалы.
Считается, что обе эти органеллы имеют одну и ту же увлекательную эволюционную историю, о чем свидетельствует тот факт, что у них есть своя ДНК, отдельно от ядра клетки. Считается, что митохондрии и хлоропласты изначально были самостоятельными бактериями, прежде чем они были поглощены, но не уничтожены более крупными прокариотами ( теория эндосимбионтов). Когда оказалось, что эти "съеденные" бактерии выполняют жизненно важные метаболические функции для более крупных организмов и, наоборот, целой области организмов, Эукариоты, был рожден.
Строение и функции хлоропластов
Все эукариоты участвуют в клеточном дыхании, которое включает гликолиз и три основных этапа аэробное дыхание: мостиковая реакция, цикл Кребса и реакции переноса электронов цепь. Однако растения не могут получать глюкозу непосредственно из окружающей среды для питания гликолиза, поскольку они не могут «есть»; вместо этого они производят глюкозу, шестиуглеродный сахар, из углекислого газа, двухуглеродного соединения, в органеллах, называемых хлоропластами.
Хлоропласты - это место, где хранится пигмент хлорофилл (который придает растениям зеленый вид) в крошечных мешочках, называемых тилакоиды. В двухэтапном процессе фотосинтезрастения используют световую энергию для выработки АТФ и НАДФН, которые являются молекулами-переносчиками энергии, а затем используют эту энергию для создания глюкоза, которая затем становится доступной для остальной клетки, а также хранится в виде веществ, которые животные могут в конечном итоге есть.
Строение и функция митохондрий
Обработка энергии в растениях в основном такая же, как у животных и большинства грибов: конечная «цель» - расщепить глюкозу на более мелкие молекулы и при этом извлечь АТФ. Митохондрии делают это, выступая в качестве «силовых установок» клеток, поскольку они являются участками аэробного дыхания.
В продолговатых митохондриях в форме «футбольного мяча» пируват, основной продукт гликолиза, трансформируется в ацетил-КоА. внутрь органеллы для цикла Кребса, а затем перемещается на митохондриальную мембрану для транспорта электронов. цепь. В целом эти реакции добавляют от 34 до 36 АТФ к двум АТФ, генерируемым одной молекулой глюкозы только при гликолизе.