ออร์แกเนลล์ที่เกี่ยวข้องกับพลังงานคืออะไร?

ขึ้นอยู่กับว่าคุณอยู่ที่ไหนในการศึกษาวิทยาศาสตร์เพื่อชีวิต คุณอาจรู้อยู่แล้วว่าเซลล์เป็นองค์ประกอบโครงสร้างและหน้าที่พื้นฐานของชีวิต คุณอาจทราบเช่นเดียวกันว่าในสิ่งมีชีวิตที่ซับซ้อนมากขึ้น เช่น ตัวคุณเองและสัตว์อื่นๆ เซลล์มีความเชี่ยวชาญสูง ซึ่งประกอบด้วย a ความหลากหลายของการรวมทางกายภาพที่ดำเนินการเมตาบอลิซึมเฉพาะและการทำงานอื่น ๆ เพื่อรักษาสภาพภายในเซลล์ให้เอื้ออำนวยต่อ ชีวิต.

ส่วนประกอบบางอย่างของเซลล์ของสิ่งมีชีวิต "ขั้นสูง" ที่เรียกว่า ออร์แกเนลล์ มีความสามารถในการทำหน้าที่เป็นเครื่องจักรขนาดเล็ก และมีหน้าที่ในการดึงพลังงานจากพันธะเคมีในกลูโคส ซึ่งเป็นแหล่งอาหารขั้นสุดท้ายในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด คุณเคยสงสัยหรือไม่ว่าออร์แกเนลล์ใดช่วยให้เซลล์มีพลังงาน หรือออร์แกเนลล์ใดเกี่ยวข้องโดยตรงกับการเปลี่ยนแปลงพลังงานภายในเซลล์มากที่สุด? ถ้าใช่ พบกับ ไมโตคอนเดรีย และ คลอโรพลาสต์, ความสำเร็จของวิวัฒนาการที่สำคัญของสิ่งมีชีวิตที่มียูคาริโอต

สิ่งมีชีวิตในโดเมน โปรคาริโอตาซึ่งรวมถึงแบคทีเรียและ อาร์เคีย (เดิมเรียกว่า "อาร์คีแบคทีเรีย") เกือบทั้งหมดเป็นเซลล์เดียว และต้องได้รับพลังงานทั้งหมดจาก

ทุกเซลล์มี ดีเอ็นเอ (สารพันธุกรรม) a เยื่อหุ้มเซลล์, ไซโตพลาสซึม ("สารที่หนา" ที่ประกอบขึ้นเป็นสสารส่วนใหญ่ของเซลล์) และ ไรโบโซม ซึ่งสร้างโปรตีน โดยทั่วไปแล้วโปรคาริโอตจะมีมากกว่านี้เล็กน้อย ในขณะที่เซลล์ยูคาริโอต (แผน สัตว์ และเชื้อรา) เป็นเซลล์ที่มีออร์แกเนลล์ กลุ่มเหล่านี้ ได้แก่ คลอโรพลาสต์และไมโตคอนเดรีย ซึ่งเกี่ยวข้องกับการตอบสนองความต้องการพลังงานของเซลล์ต้นกำเนิด

หากคุณรู้อะไรเกี่ยวกับจุลชีววิทยาและได้รับการถ่ายภาพเซลล์พืชหรือสัตว์ เซลล์ ไม่ยากเลยที่จะเดาอย่างมีการศึกษาว่าออร์แกเนลล์ใดเกี่ยวข้องกับพลังงาน การแปลง ทั้งคลอโรพลาสต์และไมโทคอนเดรียเป็นโครงสร้างที่ดูไม่ว่าง โดยมีพื้นที่ผิวเมมเบรนทั้งหมดจำนวนมากอันเป็นผลมาจากการพับอย่างพิถีพิถัน และมีลักษณะ "ไม่ว่าง" โดยรวม พูดง่ายๆ ก็คือ ออร์แกเนลล์เหล่านี้ทำมากกว่าแค่เก็บวัตถุดิบในเซลล์

ออร์แกเนลล์ทั้งสองนี้เชื่อกันว่ามีประวัติศาสตร์วิวัฒนาการที่น่าสนใจเหมือนกัน ดังหลักฐานจากข้อเท็จจริงที่ว่า พวกเขามี DNA ของตัวเองแยกออกจากนิวเคลียสของเซลล์ เชื่อกันว่าไมโตคอนเดรียและคลอโรพลาสต์เดิมเป็นแบคทีเรียอิสระในตัวเองก่อนที่จะถูกโปรคาริโอตขนาดใหญ่กว่าจะกลืนกิน แต่ไม่ถูกทำลาย ทฤษฎีเอนโดซิมบิออน). เมื่อแบคทีเรียที่ "กิน" เหล่านี้กลายเป็นหน้าที่เมแทบอลิซึมที่สำคัญสำหรับสิ่งมีชีวิตที่มีขนาดใหญ่ขึ้น และในทางกลับกัน สิ่งมีชีวิตทั้งโดเมน ยูคาริโอต, เกิด.

ยูคาริโอตทั้งหมดมีส่วนร่วมในการหายใจระดับเซลล์ ซึ่งรวมถึงไกลโคไลซิสและขั้นตอนพื้นฐานสามขั้นตอนของ การหายใจแบบใช้ออกซิเจน: ปฏิกิริยาสะพาน วัฏจักร Krebs และปฏิกิริยาของการขนส่งอิเล็กตรอน เชื่อมต่อ. อย่างไรก็ตาม พืชไม่สามารถรับกลูโคสจากสิ่งแวดล้อมโดยตรงเพื่อป้อนเข้าสู่ไกลโคไลซิส เนื่องจากพวกมันไม่สามารถ "กิน" ได้ แต่กลับสร้างกลูโคส น้ำตาลหกคาร์บอน จากก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ซึ่งเป็นสารประกอบสองคาร์บอน ในออร์แกเนลล์ที่เรียกว่าคลอโรพลาสต์

คลอโรพลาสต์เป็นที่ที่คลอโรฟิลล์เม็ดสี (ซึ่งทำให้พืชมีลักษณะเป็นสีเขียว) ถูกเก็บไว้ในถุงเล็ก ๆ ที่เรียกว่า ไทลาคอยด์. ในกระบวนการสองขั้นตอนของ การสังเคราะห์แสงพืชใช้พลังงานแสงเพื่อสร้าง ATP และ NADPH ซึ่งเป็นโมเลกุลที่นำพาพลังงาน แล้วใช้พลังงานนี้เพื่อสร้าง กลูโคส ซึ่งจากนั้นก็เข้าสู่เซลล์ส่วนที่เหลือ รวมทั้งสะสมในรูปของสารที่สัตว์อาจเป็นไปได้ในที่สุด กิน.

กระบวนการแปรรูปพลังงานในพืชในตอนท้ายนั้นโดยพื้นฐานแล้วเหมือนกับในสัตว์และเชื้อราส่วนใหญ่ "เป้าหมาย" สูงสุดคือการสลายกลูโคสให้เป็นโมเลกุลที่เล็กกว่าและแยก ATP ในกระบวนการ ไมโตคอนเดรียทำสิ่งนี้โดยทำหน้าที่เป็น "โรงไฟฟ้า" ของเซลล์ เนื่องจากเป็นแหล่งของการหายใจแบบใช้ออกซิเจน

ในไมโตคอนเดรีย "รูปฟุตบอล" เป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า ไพรูเวต ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์หลักของไกลโคไลซิส ถูกเปลี่ยนเป็นอะเซทิลโคเอ เข้าสู่ภายในของออร์แกเนลล์สำหรับวัฏจักรเครบส์ แล้วย้ายไปที่เยื่อหุ้มไมโตคอนเดรียเพื่อลำเลียงอิเล็กตรอน เชื่อมต่อ. โดยรวมแล้ว ปฏิกิริยาเหล่านี้เพิ่ม 34 ถึง 36 ATP ให้กับ ATP สองตัวที่สร้างขึ้นจากโมเลกุลเดี่ยวของกลูโคสในไกลโคไลซิสเพียงอย่างเดียว