Залежно від того, де ви перебуваєте у власній освіті з наук про життя, ви вже можете знати, що клітини є основними структурними та функціональними компонентами життя. Ви можете подібним чином знати, що в більш складних організмах, таких як ви та інші тварини, клітини є вузькоспеціалізованими та містять різноманітність фізичних включень, які виконують специфічні метаболічні та інші функції, щоб підтримувати умови в клітині гостинними життя.
Певні компоненти клітин «передових» організмів називають органели мають здатність діяти як крихітні машини і відповідають за вилучення енергії з хімічних зв’язків у глюкозі, остаточному джерелі живлення у всіх живих клітинах. Ви коли-небудь замислювались, які органели допомагають забезпечити клітини енергією, або яка органела бере безпосередню участь у енергетичних перетвореннях всередині клітин? Якщо так, то зустрічайте мітохондрії та хлоропласт, головні еволюційні досягнення еукаріотичних організмів.
Клітини: Прокаріоти проти еукаріотів
Організми в домені
Прокаріота, який включає бактерії та Археї (раніше їх називали "архебактеріями"), вони майже повністю одноклітинні, і, за невеликим винятком, повинні отримувати всю свою енергію з гліколіз, процес, який відбувається в цитоплазмі клітини. Безліч багатоклітинних організмів в Еукаріота домену, однак, мають клітини з включеннями, які називаються органелами, які виконують ряд спеціальних метаболічних та інших повсякденних функцій.Усі клітини мають ДНК (генетичний матеріал), a клітинна мембрана, цитоплазма ("мух", що становить більшу частину речовини клітини) і рибосоми, які утворюють білки. Прокаріоти, як правило, мають трохи більше, ніж це, тоді як еукаріотичні клітини (плани, тварини та гриби) - це ті, що можуть похвалитися органелами. Серед них - хлоропласти та мітохондрії, які беруть участь у задоволенні енергетичних потреб батьківських клітин.
Органели, що переробляють енергію: мітохондрії та хлоропласти
Якщо ви щось знаєте про мікробіологію і вам дають мікрофотографію рослинної клітини або тварини клітині, насправді не важко скласти освічену здогадку про те, які органели беруть участь в енергії перетворення. І хлоропласти, і мітохондрії - це зайняті на вигляд структури, з великою кількістю загальної площі поверхні мембрани в результаті прискіпливого складання і загальним "зайнятим" зовнішнім виглядом. Іншими словами, з першого погляду видно, що ці органели роблять набагато більше, ніж просто зберігають клітинні сировинні матеріали.
Вважається, що обидва ці органели мають однакову захоплюючу еволюційну історію, про що свідчить той факт, що вони мають власну ДНК, відокремлений від ядра клітини. Вважається, що мітохондрії та хлоропласти спочатку були самостійними бактеріями до того, як їх поглинули, але не знищили більші прокаріоти ( теорія ендосимбіонтів). Коли ці "з'їдені" бактерії виявилися виконувати життєво важливі метаболічні функції для великих організмів і навпаки, цілий домен організмів, Еукаріота, народився.
Будова та функції хлоропластів
Всі еукаріоти беруть участь у клітинному диханні, що включає гліколіз та три основні етапи аеробне дихання: мостова реакція, цикл Кребса та реакції транспорту електронів ланцюжок. Однак рослини не можуть отримувати глюкозу безпосередньо з навколишнього середовища, щоб перейти на гліколіз, оскільки вони не можуть «їсти»; натомість вони виробляють глюкозу, шестивуглецевий цукор, із газоподібного вуглекислого газу, двовуглецевої сполуки, в органелах, званих хлоропластами.
Хлоропласти - це місце, де зберігається пігмент хлорофіл (який надає рослинам зелений вигляд) у крихітних мішечках тилакоїди. У двоступеневому процесі фотосинтез, рослини використовують світлову енергію для генерування АТФ і НАДФН, які є енергонесучими молекулами, а потім використовують цю енергію для побудови глюкоза, яка потім доступна для решти клітини, а також зберігається у вигляді речовин, які тварини можуть з часом їсти.
Будова та функції мітохондрій
Зрештою, переробка енергії в рослинах принципово така ж, як у тварин і більшості грибів: кінцевою «метою» є розщеплення глюкози на менші молекули та видобування АТФ у процесі. Мітохондрії роблять це, виконуючи роль "електростанцій" клітин, оскільки вони є місцями аеробного дихання.
У довгастих "футбольних" мітохондріях піруват, основний продукт гліколізу, перетворюється в ацетил-КоА, трансформований у внутрішню частину органели для циклу Кребса, а потім перемістився в мітохондріальну мембрану для транспортування електронів ланцюжок. Загалом ці реакції додають від 34 до 36 АТФ до двох АТФ, що утворюються з однієї молекули глюкози лише в процесі гліколізу.