Indhold
- Celler: Prokaryoter versus eukaryoter
- Energiforarbejdningsorganeller: Mitochondria og chloroplasts
- Chloroplasters struktur og funktion
- Struktur og funktion af mitokondrier
Afhængig af hvor du befinder dig i din egen livsvidenskabelige uddannelse, ved du måske allerede, at celler er de grundlæggende strukturelle og funktionelle komponenter i livet. Du er måske ligeledes opmærksom på, at celler i mere komplekse organismer som dig selv og andre dyr er yderst specialiserede og indeholder forskellige fysiske indeslutninger, der udfører specifikke metaboliske og andre funktioner for at holde forholdene inden for cellen gæstfri.
Visse komponenter i cellerne fra "avancerede" organismer kaldes organeller har evnen til at fungere som små maskiner og er ansvarlige for at udvinde energi fra de kemiske bindinger i glukose, den ultimative næringskilde i alle levende celler. Har du nogensinde spekuleret på, hvilke organeller der hjælper med at give celler energi, eller hvilke organeller der er mest direkte involveret i energitransformationer i cellerne? I så fald skal du møde mitokondrier og kloroplast, de vigtigste evolutionære resultater af eukaryote organismer.
Celler: Prokaryoter versus eukaryoter
Organismer i domænet Prokaryota, der inkluderer bakterier og Archaea (tidligere kaldet "archaebacteria"), er næsten udelukkende encellede, og med få undtagelser skal de få al deres energi fra glykolyse, en proces, der forekommer i cellecytoplasma. De mange flercellede organismer i Eukaryota domæne har imidlertid celler med indeslutninger kaldet organeller, der udfører et antal dedikerede metaboliske og andre daglige funktioner.
Alle celler har DNA (genetisk materiale), a celle membran, cytoplasma ("goo", der udgør det meste af cellernes stof) og ribosomer, som fremstiller proteiner. Prokaryoter har typisk lidt mere for dem end dette, hvorimod eukaryote celler (planer, dyr og svampe) er dem, der kan prale af organeller. Blandt disse er kloroplaster og mitokondrier, der er involveret i at imødekomme deres forældercelleers energibehov.
Energiforarbejdningsorganeller: Mitochondria og chloroplasts
Hvis du ved noget om mikrobiologi og får et mikrofotografi af en plantecelle eller en dyrecelle, er det ikke rigtig svært at komme med et veluddannet gæt, på hvilke organeller der er involveret i energikonvertering. Både kloroplaster og mitokondrier er travle udseende strukturer med masser af total membranoverfladeareal som et resultat af omhyggelig foldning og et "travlt" udseende generelt. Det ses med andre ord med andre ord, at disse organeller gør meget mere end bare opbevare rå cellulære materialer.
Begge disse organeller antages at have den samme fascinerende evolutionshistorie, som det fremgår af det faktum de har deres eget DNA, adskilt fra det i cellekernen. Mitochondria og kloroplaster antages at oprindeligt have været fritstående bakterier i deres egen ret, før de blev indhyllet, men ikke ødelagt, af større prokaryoter (the endosymbiont teori). Når disse "spiste" bakterier viste sig at tjene vitale metaboliske funktioner for de større organismer og omvendt, et helt domæne af organismer, Eukaryota, var født.
Chloroplasters struktur og funktion
Eukaryoter deltager alle i cellulær respiration, som inkluderer glykolyse og de tre grundlæggende trin i aerob respiration: broreaktionen, Krebs-cyklussen og reaktionerne i elektrontransportkæden.Planter kan imidlertid ikke få glukose direkte fra miljøet for at føde til glykolyse, da de ikke kan "spise"; i stedet fremstiller de glukose, et seks-carbon-sukker, fra kuldioxidgas, en to-carbon-forbindelse, i organeller kaldet chloroplasts.
Chloroplaster er der, hvor pigmentet klorofyl (som giver planter deres grønne udseende) opbevares i små sække kaldet thylakoider. I totrinsprocessen af fotosyntese, planter bruger lysenergi til at generere ATP og NADPH, som er energibærende molekyler, og bruger derefter denne energi til at opbygge glukose, som derefter er tilgængelig for resten af cellen samt lagre i form af stoffer, som dyr kan til sidst spise.
Struktur og funktion af mitokondrier
Energiprocessen i planter til sidst er grundlæggende den samme som i dyr og mest svampe: Det ultimative "mål" er at nedbryde glukose til mindre molekyler og ekstrahere ATP i processen. Mitochondria gør dette ved at fungere som "kraftværker" for celler, da de er stederne for aerob respiration.
I den aflange, "fodboldformede" mitokondrier omdannes pyruvat, hovedproduktet af glykolyse, til acetyl CoA, skuttes ind i det indre af organellen for Krebs-cyklus og flyttes derefter til mitokondriell membran for elektrontransportkæden. I alt tilføjer disse reaktioner 34 til 36 ATP til de to ATP, der genereres fra et enkelt molekyle glukose i glycolyse alene.