Organoidy z podwójną membraną: struktura i funkcja

Co wspólnego ma melancholijny ślimak, szybki ptak latający i chłopiec grający na skrzypcach? Czy myślisz nic? A jednak jest coś, co łączy nie tylko ich, ale wszystkie inne żywe organizmy między sobą. Jest to komórkowa struktura ciała. Komórka jest elementarną cząstką życia na Ziemi, składającą się z części strukturalnych zwanych organoidami. Jedna membrana i dwie membrany lub całkowicie pozbawione organelli skorupowych spełniają określone funkcje w komórce. W naszym artykule przyjrzymy się im bardziej szczegółowo.

Mitochondria

Gdzie komórka potrzebuje energii, by się rozwijać, dzielić, a nawet poruszać? Spójrz na strukturę mitochondriów organelli, która jest nazywana elektrownią komórkową. Wszystko jest niezwykle proste i doskonałe.

Organoidy dwupłonowe są wydłużonymi ciałami pokrytymi dwiema membranami. Wewnętrzna skorupa ma odrosty - cristae. Są zanurzone w roztworze koloidalnym - matrycy. Analiza chemiczna wykazała, że ​​zawiera sole magnezu i wapnia, kwasy rybonukleinowe, wiele rybosomów, a nawet własną substancję dziedziczności.

DNA organelli dwupłonowych ma postać pierścienia, a w rzeczywistości jest to plazmid o strukturze podobnej do dziedzicznego materiału prokariotów. Liczne enzymy utleniające materię organiczną usadowiły się wygodnie na cristae. Reakcje chemiczne zachodzące w procesach mitochondriów odnoszą się do trzeciego etapu metabolizmu energetycznego. Jego wynikiem jest synteza 36 moli ATP, utworzona przez podział jednego mola glukozy.

Energia uwalniana podczas tego procesu akumuluje się w postaci cząsteczek kwasu adenozynotrifosforowego. Jest to główna rezerwa energetyczna wydatkowana na procesy aktywności komórkowej, takie jak np. Mitoza, procesy wzrostu, ruch substancji z cytoplazmy.

Co oznacza liczba mitochondriów w komórce?

Wielu przedstawicieli najprostszych organizmów, na przykład ameby, ma jedno wielkie mitochondria. Cząsteczki ATP, które wytwarza, są wystarczające dla względnie niskiego metabolizmu i konserwatywnego sposobu życia dla zwierzęcia.

Podskórne komórki tłuszczowe są słabe w mitochondriach. Jest to zrozumiałe: niska aktywność tkanki tłuszczowej, pełniąca funkcję ochronną i magazynującą, nie wymaga znacznego wydatkowania energii. W plemniku ssaków kilka mitochondriów znajduje się w sekcji pośredniej, znajdującej się za szyjką macicy. Zgromadzona energia w postaci cząsteczek kwasu adenozyno-trifosforanowego powinna wystarczyć do translacyjnych i rotacyjnych ruchów ogona. W przypadku komórki plemnikowej ważne jest, aby mieć dużą prędkość, dzięki czemu może ona jako pierwsza przeniknąć do komórki jajowej.

Kolejne wysoce aktywne komórki, na przykład miofibryle mięśni szkieletowych, zawierają tak wiele dwumembranowych organoidów w ich cytoplazmie, które łącząc się tworzą retikulum mitochondrialne. Energia, którą syntetyzuje, służy do skurczów mięśni aktyny i miozyny podczas wysiłku fizycznego organizmu.

Chloroplasty

Jeśli mitochondria, o których mowa wcześniej, są obowiązkowymi organellami wszystkich typów komórek, to nie jest tak w przypadku chloroplastów. Są typowymi przedstawicielami wewnętrznej struktury organizmów roślinnych.

Te dwa organoidy membranowe komórka roślinna określane jako zielone plastydy. Kolor łodyg, liści, niedojrzałych owoców spowodowany jest obecnością chlorofilu w chloroplastach - zielonym pigmentem. Wewnętrzna membrana tworzy cienkie struktury blaszkowate - tylakoidy. Są zwarto upakowane w stosy zwane fasetkami. Ich oddzielne sekcje działają jak anteny, przechwytując i ogniskując nieograniczone strumienie energii słonecznej. Jest przekształcany w dwu-membranowym organoidzie, chloroplaście, w chemiczną formę energii przechowywanej w postaci wiązań makrocząsteczkowych w cząsteczkach ATP.

W procesie tym ważną rolę odgrywają jony magnezu, które wraz z wieloatomowym alkoholem fitolowym stanowią część chlorofilu. Pod działaniem kwantów światła elektrony tego ostatniego poziom energii Atom magnezu przechodzi w stan wzbudzony. Równocześnie zajmują wyższy poziom energii przez ułamek sekundy. Wracając do poprzednich orbitali, elektrony oddają część energii do aktywnych centrów granu. Wprowadzany jest mechanizm reakcji fazy lekkiej fotosyntezy.

Fotosynteza i jej rola w ewolucji życia na Ziemi

Pojawienie się zielonych plastyków w cytoplazmie komórki roślinnej oznaczało pojawienie się takiego procesu, jak oddychanie tlenem. Zaczęło się to przy użyciu cząsteczek O ₂ uwolnionych z dwuprzekładkowych organoidów w lekkiej fazie fotosyntezy.

Akumulacja tlenu w atmosferze planety spowodowała globalną zmianę gazu skład atmosfery ziemskiej. To ostatecznie doprowadziło do uwolnienia organizmów zwierzęcych na suchy ląd. Do ich metabolizmu zaczęto używać cząsteczek O ₂ , które nie są w wodzie, ale w powietrzu. Dzięki dwóm membranowym organellom - chloroplastom obraz rozwoju życia na naszej planecie zmienił się dramatycznie.

W obecności cząsteczek tlenu w powietrzu systemy biologiczne zaczęły szybko rozprzestrzeniać się zarówno w litosferze, jak iw atmosferze Ziemi. Pozostałe rośliny w wodzie - algi, których komórki zawierają chloroplasty, kontynuują proces fotosyntezy. Wzbogacają hydrosferę tlenem i związkami organicznymi, zapewniając żywotną aktywność organizmów - hydrobiontów.

Leukoplasty i chromoplasty

Inne rodzaje plastrów, które barwią owoce, nasiona i korony kwiatów we wszystkich możliwych odcieniach tęczy to chromoplasty i leukoplasty. Pierwsza grupa zawiera pigmenty, takie jak karoten, fukoksantyna, ksantofil, dając kolory pomarańczowy, czerwony, fioletowy.

Leukoplasty są na ogół pozbawione pigmentów. Można je znaleźć na przykład w skórki dojrzałych pomidorów. Różnią się od zielonych plastrów przede wszystkim pod nieobecność tylakoidów i granów. Cechą szczególną dwucieczkowych leukoplastów jest to, że zawierają wiele enzymów z klasy proteaz i amylaz, które są w stanie rozkładać białka i skrobię.

Chromoplasty i leukoplasty są prostszymi organellami niż chloroplastami i rozwijają się z zielonych plastydów, dwóch błonowych organoidów, o których wspominaliśmy wcześniej.

Rdzeń

Organella, która zostanie omówiona później, jest tak ważna, że ​​jej brak lub obecność w komórce umożliwiły podział wszystkich żywych organizmów na dwie grupy. Są to prokariota i eukariota.

Pierwsza grupa nie zawiera jądra komórkowego w swoich komórkach i przechowuje informację dziedziczną w postaci plazmidu w kształcie pierścienia w sprasowanym regionie cytoplazmy. Inna grupa i większość organizmów do niej należy, ma dwupęcherzykowe organoidy, jądra, które przechowują substancję genową. Podczas podziału komórek macierzyńskich informacje dziedziczne są równomiernie rozdzielane pomiędzy komórki potomne, których jądra zawierają identyczną ilość materiału chromosomalnego.

Pocisk jądrowy

Jaka jest struktura skorupy najważniejszego organellum komórkowego? Udowodniono eksperymentalnie, że usuwając jądro z komórki, skazujemy ją na śmierć. Powłoka z dwóch membranowych organoidów, jąder, ma złożony skład i jest kontynuacją retikulum endoplazmatyczne. Cała jego powierzchnia jest przepuszczalna przez otwory - pory, w których membrany zewnętrzne i wewnętrzne przechodzą jedna w drugą.

Jednak pory nie są zwykłymi dziurami. Zawierają specjalne peptydy sygnałowe, które kontrolują twarz substancji wchodzących do cytoplazmy komórek z płynu międzykomórkowego i wyprowadzają się z komórki na zewnątrz. Nie tylko jądro, ale także inne organelle dwupęcherzykowe mają podobną strukturę powłoki.

Endosymbionts

Po przejrzeniu struktury i funkcje mitochondrialne i chloroplasty, pozostaje otwarta kwestia ich pojawienia się w komórce. Hipotetycznie można przyjąć, że powstały one w pierwotnych prokariontach, które weszły w specjalną formę symbiozy z bakteriami żyjącymi w ciele komórki wolnej od jądra - prokarionta. Pomysł ten został przyjęty przez wielu naukowców - biologów, którzy uważają, że fotosynteza i utlenianie związków odżywczych pojawiły się w komórkach prokariotycznych na długo przed pojawieniem się pierwszych organizmów jądrowych zawierających dwa organoidy błonowe.

W naszym artykule badaliśmy strukturę organoidów dwupłonowych, ich funkcje, a także znaczenie w życiowej aktywności komórek roślinnych i zwierzęcych.