Odvisno od tega, kje se izobražujete v življenju, morda že veste, da so celice osnovne strukturne in funkcionalne sestavine življenja. Morda se podobno zavedate, da so celice v bolj zapletenih organizmih, kot ste vi in druge živali, visoko specializirane in vsebujejo raznolikost fizičnih vključkov, ki opravljajo posebne presnovne in druge funkcije, da ohranijo pogoje v celici gostoljubne življenje.
Nekatere sestavine celic "naprednih" organizmov, imenovanih organele so sposobni delovati kot majhni stroji in so odgovorni za pridobivanje energije iz kemičnih vezi v glukozi, ki je glavni vir prehrane v vseh živih celicah. Ste se kdaj vprašali, katere organele pomagajo celicam zagotoviti energijo ali katera organela najbolj neposredno sodeluje pri energetskih preobrazbah znotraj celic? Če je tako, izpolnite mitohondrije in kloroplast, glavni evolucijski dosežki evkariontskih organizmov.
Celice: Prokarionti proti evkarionom
Organizmi v domeni Prokariota, ki vključuje bakterije in Arheje (prej imenovane "arhebakterije"), so skoraj v celoti enocelične in morajo z redkimi izjemami vso svojo energijo črpati iz
Vse celice imajo DNK (genski material), a celična membrana, citoplazmi ("goo", ki tvori večino celicne snovi) in ribosomi, ki tvorijo beljakovine. Prokarioti imajo običajno malo več od tega, medtem ko so evkariontske celice (načrti, živali in glive) tiste, ki se ponašajo z organeli. Med njimi so kloroplasti in mitohondriji, ki sodelujejo pri zadovoljevanju energetskih potreb svojih staršev.
Organele za predelavo energije: mitohondriji in kloroplasti
Če kaj veste o mikrobiologiji in prejmete fotomikrograf rastlinske celice ali živali celici ni prav težko izobraževati, kdo je organele, ki sodelujejo v energiji pretvorba. Tako kloroplasti kot mitohondriji so zasedene strukture, ki imajo veliko površino membrane, ki je rezultat natančnega zlaganja, in na splošno "zaseden" videz. Z drugimi besedami je že na prvi pogled razvidno, da te organele naredijo veliko več kot le shranjevanje surovih celičnih materialov.
Verjame se, da imata obe organeli isto fascinantno evolucijsko zgodovino, kar dokazuje dejstvo, da imajo svojo DNK, ločeno od tiste v celičnem jedru. Menijo, da so bili mitohondriji in kloroplasti prvotno samostojne bakterije, preden so jih večji prokarionti zajeli, vendar jih niso uničili teorija endosimbiontov). Ko se je izkazalo, da te "pojedene" bakterije služijo vitalnim presnovnim funkcijam za večje organizme in obratno, celotno področje organizmov, Evkariota, je bil rojen.
Struktura in delovanje kloroplastov
Vsi evkarioti sodelujejo pri celičnem dihanju, ki vključuje glikolizo in tri osnovne korake aerobno dihanje: mostna reakcija, Krebsov cikel in reakcije prenosa elektronov veriga. Rastline pa ne morejo dobiti glukoze neposredno iz okolja, da bi se prehranile v glikolizo, saj ne morejo "jesti"; namesto tega v organelah, imenovanih kloroplasti, tvorijo glukozo, šest-ogljikov sladkor, iz plina ogljikovega dioksida, dvoogljične spojine.
Kloroplasti so tam, kjer je v majhnih vrečkah, imenovanih pigment klorofil (ki rastlinam daje njihov zeleni videz). tilakoidi. V dvostopenjskem procesu fotosinteza, rastline uporabljajo svetlobno energijo za ustvarjanje ATP in NADPH, ki sta molekuli, ki prenašata energijo, in nato to energijo izkoristijo za gradnjo glukoza, ki je nato na voljo preostali celici in jo hrani v obliki snovi, ki jih živali sčasoma lahko uvedejo jejte.
Zgradba in delovanje mitohondrijev
Predelava energije v rastlinah je na koncu v bistvu enaka kot pri živalih in večini gliv: končni "cilj" je razgraditi glukozo na manjše molekule in pri tem ekstrahirati ATP. Mitohondriji to storijo tako, da služijo kot "elektrarne" celic, saj so tam mesta aerobnega dihanja.
V podolgovatih "nogometnih" mitohondrijih se piruvat, glavni produkt glikolize, pretvori v acetil CoA, v notranjost organele za Krebsov cikel in se nato preselil v mitohondrijsko membrano za prenos elektronov veriga. Vse te reakcije dodajo 34 do 36 ATP k dvema ATP, ki nastaneta iz ene same molekule glukoze samo v glikolizi.