Podľa toho, kde sa vo svojom vzdelávaní v prírodných vedách nachádzate, už možno viete, že bunky sú základnými štrukturálnymi a funkčnými zložkami života. Možno si podobne uvedomujete, že v zložitejších organizmoch, ako ste vy a iné zvieratá, sú bunky vysoko špecializované a obsahujú a rôzne fyzické inklúzie, ktoré vykonávajú špecifické metabolické a ďalšie funkcie, aby udržali podmienky v bunke pohostinné život.
Určité zložky buniek „pokročilých“ organizmov tzv organely majú schopnosť pôsobiť ako malé stroje a sú zodpovedné za extrakciu energie z chemických väzieb v glukóze, čo je hlavný zdroj výživy vo všetkých živých bunkách. Zamysleli ste sa niekedy nad tým, ktoré organely pomáhajú dodávať bunkám energiu, alebo ktoré organely sa najviac priamo podieľajú na energetických transformáciách v bunkách? Ak je to tak, stretnite sa s mitochondrie a chloroplast, hlavné evolučné úspechy eukaryotických organizmov.
Bunky: Prokaryotes verzus eukaryoty
Organizmy v doméne Prokaryota, ktorý zahŕňa baktérie a
Archaea (predtým nazývané „archaebaktérie“), sú takmer celé jednobunkové a až na malé výnimky musia všetku svoju energiu získavať z glykolýza, proces, ktorý sa vyskytuje v bunkovej cytoplazme. Mnoho mnohobunkových organizmov v Eukaryota doménou však majú bunky s inklúziami nazývanými organely, ktoré vykonávajú množstvo vyhradených metabolických a iných každodenných funkcií.Všetky bunky majú DNA (genetický materiál), a bunková membrána, cytoplazma („goo“ tvoriaci väčšinu bunkovej látky) a ribozómy, ktoré tvoria bielkoviny. Prokaryoty majú zvyčajne o niečo viac, zatiaľ čo eukaryotické bunky (plány, zvieratá a huby) sa môžu pochváliť organelami. Medzi nimi sú chloroplasty a mitochondrie, ktoré sa podieľajú na uspokojovaní energetických potrieb svojich rodičovských buniek.
Organely na spracovanie energie: mitochondrie a chloroplasty
Ak viete niečo o mikrobiológii a dostanete mikrofotografiu rastlinnej bunky alebo zvieraťa bunka, nie je naozaj ťažké urobiť kvalifikovaný odhad, ktoré organely sa podieľajú na energii premena. Chloroplasty aj mitochondrie sú rušne vyzerajúce štruktúry, s veľkým celkovým povrchom membrány v dôsledku dôsledného skladania a celkovo „rušným“ vzhľadom. Na prvý pohľad je zrejmé, inými slovami, že tieto organely robia oveľa viac než len ukladanie surových bunkových materiálov.
Predpokladá sa, že obe tieto organely majú rovnakú fascinujúcu evolučnú históriu, o čom svedčí aj skutočnosť majú svoju vlastnú DNA, oddelene od bunkového jadra. Predpokladá sa, že mitochondrie a chloroplasty boli pôvodne samostatnými baktériami samy osebe predtým, ako ich pohltili, ale nezničili, väčší prokaryoti ( teória endosymbiontu). Keď sa ukázalo, že tieto „zjedené“ baktérie slúžia životne dôležitým metabolickým funkciám pre väčšie organizmy a naopak pre celú doménu organizmov, Eukaryota, narodil sa.
Štruktúra a funkcia chloroplastov
Všetky eukaryoty sa zúčastňujú bunkového dýchania, ktoré zahŕňa glykolýzu a tri základné kroky aeróbne dýchanie: mostíková reakcia, Krebsov cyklus a reakcie transportu elektrónov reťaz. Rastliny však nemôžu prijímať glukózu priamo z prostredia na prísun do glykolýzy, pretože nemôžu „jesť“; namiesto toho vyrábajú glukózu, šesťuhlíkový cukor, z plynu oxidu uhličitého, dvojuhlíkovej zlúčeniny, v organelách nazývaných chloroplasty.
Chloroplasty sú miestom, kde je uložený pigment chlorofyl (ktorý dodáva rastlinám zelený vzhľad) v malých vrecúškach tzv. tylakoidy. V dvojkrokovom procese fotosyntéza, rastliny používajú svetelnú energiu na generovanie ATP a NADPH, ktoré sú molekulami prenášajúcimi energiu, a potom túto energiu využívajú na vytváranie glukóza, ktorá je potom k dispozícii zvyšku bunky, ako aj zásobám vo forme látok, ktoré môžu nakoniec zvieratá získať jesť.
Štruktúra a funkcia mitochondrií
Spracovanie energie v rastlinách je nakoniec v zásade rovnaké ako u zvierat a väčšiny húb: Konečným „cieľom“ je rozklad glukózy na menšie molekuly a extrakcia ATP v tomto procese. Mitochondrie to robia tak, že slúžia ako „elektrárne“ buniek, pretože sú to miesta aeróbneho dýchania.
V podlhovastých „futbalových“ mitochondriách sa pyruvát, hlavný produkt glykolýzy, transformuje na acetyl CoA do vnútra organely pre Krebsov cyklus a potom sa presunul do mitochondriálnej membrány na transport elektrónov reťaz. Celkovo tieto reakcie pridávajú 34 až 36 ATP k dvom ATP generovaným z jednej molekuly glukózy pri samotnej glykolýze.