Organoidi z dvojno membrano: struktura in funkcija

Kaj imata skupnega melanholični polž, hitro leteča ptica in fant, ki igra violino? Misliš ničesar? In vendar obstaja nekaj, kar združuje ne samo njih, ampak vse druge žive organizme med seboj. To je celična struktura telesa. Celica je elementarni del življenja na Zemlji, sestavljen iz strukturnih delov, imenovanih organoidi. Enotna membrana in dve membrani, ali popolnoma brez lupine organel, opravljajo določene funkcije v celici. V našem članku jih bomo podrobneje preučili.

Mitohondriji

Kje celica vzame energijo za rast, skupno rabo in celo premikanje? Oglejte si strukturo mitohondrijev organelov, ki se imenuje celična elektrarna. Vse je zelo preprosto in popolno.

Dvo-membranski organoidi so podolgovata telesa, prekrita z dvema membranama. Notranja lupina ima izdanke - cristae. Potopljeni so v koloidno raztopino - matriko. Kemijska analiza je pokazala, da vsebuje magnezijeve in kalcijeve soli, ribonukleinske kisline, mnoge ribosome in celo lastno snov dednosti.

DNK dvo-membranskih organelov ima obliko obroča in je v bistvu plazmid, podoben strukturi kot dedni material prokariotov. Številni encimi, ki oksidirajo organsko snov, so se udobno namestili na kristine. Kemijske reakcije, ki se pojavljajo v procesih mitohondrija, se nanašajo na tretjo stopnjo energetske presnove. Njegov rezultat je sinteza 36 molov ATP, ki nastane z delitvijo enega mol glukoze.

Energija, ki se sprosti med tem postopkom, se kopiči v obliki molekul adenozin trifosforne kisline. Je glavna rezerva energije, ki se porabi za procese celične aktivnosti, kot so npr. Mitoza, rastni procesi, gibanje snovi citoplazme.

Kaj pomeni število mitohondrijev v celici?

Mnogi predstavniki najpreprostejših organizmov, na primer amoeba, imajo eno veliko mitohondrije. Pridobljene ATP molekule zadostujejo za relativno nizko stopnjo presnove in konzervativni način življenja živali.

Subkutane maščobne celice so slabe v mitohondrijih. To je razumljivo: nizka aktivnost maščobnega tkiva, ki opravlja funkcijo zaščite in shranjevanja, ne zahteva velike porabe energije. Pri semenčicah sesalcev se v njenem vmesnem odseku nahaja več mitohondrijev, ki se nahajajo za materničnim vratom. Akumulirana energija v obliki molekul adenozin trifosfatne kisline mora biti dovolj za translacijske in rotacijske premike repa. Za celice sperme je zelo pomembno, da imajo visoko hitrost, tako da lahko prva prodre v jajčno celico.

Ena od bolj aktivnih celic, na primer, miofibrili skeletnih mišic, vsebujejo v svoji citoplazmi toliko dvo-membranskih organoidov, ki se združijo in tvorijo mitohondrijski retikulum. Energijo, ki jo sintetizira, uporabljamo za izvajanje mišičnih kontrakcij aktinovih in miozinskih proteinov med telesnim gibanjem.

Kloroplasti

Če so mitohondriji, o katerih smo že govorili, obvezni organeli vseh tipov celic, potem to ne velja za kloroplaste. To so tipični predstavniki notranje strukture rastlinskih organizmov.

Ti dve membranski organoidi rastlinska celica zelene plastide. Barva stebel, listov, nezrelih plodov je posledica prisotnosti klorofila v kloroplastih - zelenega pigmenta. Notranja membrana tvori tanke lamelarne strukture - tilakoide. Kompaktno so pakirane v pilote, imenovane fasete. Njihovi ločeni deli delujejo kot antene, ki zajemajo in usmerjajo neomejene tokove sončne energije. V dvo-membranskem organoidu, kloroplastu, se pretvori v kemično obliko energije, shranjene v obliki makroergičnih vezi v molekulah ATP.

V tem procesu imajo pomembno vlogo magnezijevi ioni, ki skupaj s poliatomnim alkoholnim fitolom tvorijo del klorofila. Pod delovanjem kvantov svetlobe so elektroni slednjih energije Magnezijev atom gre v vzbujeno stanje. Istočasno zasedajo višjo energetsko raven za delček sekunde. Vrnitev na prejšnje orbitale dajejo elektroni del energije aktivnim središčem gran. Sproži se mehanizem reakcije svetlobne faze fotosinteze.

Fotosinteza in njena vloga v evoluciji življenja na Zemlji

Pojav zelenih plastidov v citoplazmi rastlinske celice je zaznamoval nastanek takšnega procesa kot dihanje kisika. Začelo se je pojavljati z uporabo molekul O ₂ , sproščenih iz dvo-membranskih organoidov v svetlobni fazi fotosinteze.

Kopičenje kisika v ozračju planeta je povzročilo globalno spremembo plina sestavi Zemljine atmosfere. To je na koncu privedlo do izpusta živalskih organizmov na suho. Za njihov metabolizem so začeli uporabljati O ₂ molekule, ki niso v vodi, ampak v zraku. Zahvaljujoč dvo-membranskim organelam - kloroplastom se je slika razvoja življenja na našem planetu dramatično spremenila.

V prisotnosti molekul kisika v zraku so se biološki sistemi začeli hitro širiti tako v litosferi kot v atmosferi Zemlje. Preostale rastline v vodi - alge, katerih celice vsebujejo kloroplaste, nadaljujejo proces fotosinteze. Hidrosfero bogatijo s kisikom in organskimi spojinami, zagotavljajo vitalno aktivnost organizmov - hidrobionte.

Leukoplasti in kromoplasti

Drugi tipi plastidov, ki obarvajo plodove, semena in cvetove cvetov v vseh mogočih odtenkih mavrice, so kromoplasti in levkoplasti. Prva skupina vsebuje pigmente, kot so karoten, fukoksantin, ksantofil, ki daje oranžne, rdeče, vijolične barve.

Leukoplasti so običajno brez pigmentov. Najdemo jih, na primer, v lupini mlečno zrelih paradižnikov. Od zelenih plastidov se razlikujejo, najprej v odsotnosti tilakoidov in granas. Posebnost dvo-membranskih levkoplastov je, da vsebujejo veliko encimov iz skupine proteaz in amilaz, ki lahko razgradijo beljakovine in škrob.

Kromoplasti in levkoplasti so enostavnejši organeli kot kloroplasti in se razvijejo iz zelenih plastidov, dvo-membranskih organoidov, ki smo jih omenili že prej.

Jedro

Organela, o kateri bomo govorili kasneje, je tako pomembna, da je njena odsotnost ali prisotnost v celici omogočila razdelitev vseh obstoječih živih organizmov v dve skupini. To so prokarionti in evkarionti.

Prva skupina ne vsebuje jedra v svojih celicah in shranjuje dedne informacije v obliki obročastih plazmidov v kompaktni regiji citoplazme. Druga skupina, in večina organizmov, ki ji pripadajo, ima dva membranska organoida, jedra, ki shranjujejo gensko snov. Med delitvijo materine celice so dedne informacije enakomerno porazdeljene med hčerinske celice, katerih jedra vsebujejo enako količino kromosomskega materiala.

Jedrska lupina

Kakšna je struktura lupine najpomembnejših celičnih organel? Eksperimentalno je bilo dokazano, da ga z odstranitvijo jedra iz celice obsojamo na smrt. Lupina dvo-membranskih organoidov, jedra, ima kompleksno sestavo in je nadaljevanje endoplazmatski retikulum. Njena celotna površina je prežeta z odprtinami - porami, v katere prehajajo zunanja in notranja membrana.

Vendar pa pore niso navadne luknje. Vsebujejo posebne signalne peptide, ki izvajajo kontrolo nad snovmi, ki vstopajo v citoplazmo celic iz medcelične tekočine in se premikajo ven iz celice. Ne samo jedro, ampak tudi druge dvo-membranske organele imajo podobno strukturo njihove lupine.

Endosymbionts

Po pregledu strukture in mitohondrijske funkcije in kloroplasti, ostaja odprto vprašanje njihovega pojavljanja v celici. Hipotetično lahko sklepamo, da izvirajo iz primarnih prokariotov, ki so vstopili v posebno obliko simbioze z bakterijami, ki so živele v telesu celice brez jedra - prokariot. To idejo so sprejeli številni znanstveniki - biologi, ki menijo, da se fotosinteza in oksidacija hranilnih spojin pojavljata v prokariontskih celicah dolgo pred pojavom prvih jedrskih organizmov, ki vsebujejo dva membranska organoida.

V članku smo preučili strukturo dvo-membranskih organoidov, njihove funkcije in pomen v vitalni aktivnosti rastlinskih in živalskih celic.