Dvojmembránové organoidy: struktura a funkce

Co je společné mezi melancholickým hlemýžďem, rychlým létajícím ptákem a chlapcem hrajícím na housle? Myslíš, že nic? A přesto existuje něco, co spojuje nejen sebe, ale i všechny ostatní živé organismy mezi sebou. Jedná se o buněčnou strukturu těla. Buňka je elementární částice života na Zemi, skládající se ze strukturálních částí nazývaných organoidy. Jednovrstvá membrána a dvou membrány, nebo zcela zbavené organel skořápky, provádějí určité funkce v buňce. V našem článku je budeme podrobněji studovat.

Mitochondrie

Kde buňku získává energie k růstu, sdílení a dokonce i pohybu? Podívejte se na strukturu organelových mitochondrií, která se nazývá buněčná elektrárna. Vše je mimořádně jednoduché a dokonalé.

Dvojmembránové organoidy jsou podlouhlé tělo pokryté dvěma membránami. Vnitřní skořápka má výrůstky - cristae. Jsou ponořeny do koloidního roztoku - matrice. Chemická analýza ukázala, že obsahuje soli hořčíku a vápníku, ribonukleové kyseliny, mnoho ribozomů a dokonce i vlastní látku dědičnosti.

DNA dvou-membránových organel je ve formě kruhu a ve skutečnosti je plazmid, podobný struktuře jako dědičný materiál prokaryot. Množství enzymů, které oxidují organickou hmotu pohodlně ukládané na křišťálově. Chemické reakce vyskytující se v procesech mitochondrií se týkají třetí fáze energetického metabolismu. Jeho výsledkem je syntéza 36 molů ATP, tvořených rozštěpením jednoho molu glukózy.

Energie uvolněná během tohoto procesu se hromadí ve formě molekul adenosintrifosforečné kyseliny. Jedná se o hlavní rezervu energie, která se vynakládá na procesy buněčné aktivity, jako je například mitóza, růstové procesy, pohyb látek v cytoplazmě.

Jaký je počet mitochondrií v buňce?

Mnozí zástupci nejjednodušších organismů, například améba, mají jednu velkou mitochondrii. Molekuly ATP, které produkuje, jsou dostačující pro poměrně nízkou úroveň metabolismu a konzervativní způsob života pro zvíře.

Subkutánní adipózní buňky jsou v mitochondriích špatné. To je pochopitelné: nízká aktivita tukové tkáně, která provádí ochrannou a skladovací funkci, nevyžaduje výrazný výdaj energie. V savčí spermatozoon se nachází několik mitochondrií ve své mezilehlé sekci, která se nachází za děložním čípkem. Akumulovaná energie ve formě molekul adenosintrifosfátových kyselin by měla stačit pro translační a rotační pohyby ocasu. Pro buňku spermií je nezbytné mít vysokou rychlost, která dovolí, aby byla první, která pronikla do vaječné buňky.

Jeden vysoce aktivní buňky, například myofibrily kostního svalstva, obsahují ve své cytoplazmě tolik dvojmembránových organoidů, které dohromady tvoří mitochondriální retikulum. Energie, kterou syntetizuje, se používá při svalových kontrakcích aktinových a myosinových proteinů během fyzického cvičení těla.

Chloroplasty

Pokud mitochondrie, které byly diskutovány dříve, jsou povinné organely všech buněčných typů, pak tomu tak není u chloroplastů. Jsou typickými zástupci vnitřní struktury rostlinných organismů.

Tyto dvě membránové organoidy rostlinné buňky označované jako zelené plastidy. Barva stonků, listů, nezralých plodů je způsobena přítomností chlorofylu v chloroplastu - zeleným pigmentem. Vnitřní membrána tvoří tenké lamelární struktury - tylakoidy. Jsou kompaktně zabaleny v hromadách nazývaných fazety. Jejich samostatné úseky fungují jako antény, zachycují a zaostřují neomezené proudy sluneční energie. Je přeměněn na dvoubublinový organoid, chloroplast, na chemickou formu energie uloženou ve formě makroergických vazeb v molekulách ATP.

V tomto procesu hraje důležitou roli ionty hořčíku, které společně s polyatomovým fytolem tvoří součást chlorofylu. Pod působením světelných kvant je jejich elektrony úroveň energie Atom hořčíku jde do vzrušeného stavu. Současně zaujímají vyšší míru energie za zlomek sekundy. Při návratu k předchozím orbitalům dodávají elektrony část energie do aktivních center granu. Objevuje se mechanismus reakce světlé fáze fotosyntézy.

Fotosyntéza a její role ve vývoji života na Zemi

Vzhled zelených plastidů v cytoplazmě rostlinné buňky naznačuje vznik takového procesu jako je respirace kyslíkem. Začalo se to vyskytovat s použitím molekul O2 uvolněných z dvoubomorových organoidů ve světlé fázi fotosyntézy.

Akumulace kyslíku v atmosféře planety způsobila globální změnu v plynu složení zemské atmosféry. To nakonec vedlo k uvolnění živočišných organismů do sucha. Pro svůj metabolismus začali používat molekuly O2, které nejsou ve vodě, ale ve vzduchu. Takže díky dvoubublinovým organelům - chloroplastům se obraz vývoje života na naší planetě dramaticky změnil.

V přítomnosti molekul kyslíku ve vzduchu se biologické systémy začaly rychle šířit jak v litosféře, tak v atmosféře Země. Zbývající rostliny ve vodě - řasy, jejichž buňky obsahují chloroplasty, pokračují v procesu fotosyntézy. Obohacují hydrosféru kyslíkem a organickými sloučeninami a zajišťují životně důležitou aktivitu organismů - hydrobiontů.

Leukoplasty a chromoplasty

Jiné typy plastid, které barvy ovoce, semena a korolky květin ve všech možných odstínech duhy jsou chromoplasty a leukoplasty. První skupina obsahuje pigmenty, jako je karoten, fucoxantin, xanthophyll, poskytující oranžovou, červenou, fialovou barvu.

Leukoplasty obecně postrádají pigmenty. Najdou se například v kůži rajčat, které dozrály mléko. Odlišují se od zelených plastid, především při absenci tylakoidů a granas. Zvláštností dvoumembránových leukoplastů je, že obsahují mnoho enzymů třídy proteáz a amyláz, které jsou schopné štěpit proteiny a škrob.

Chromoplasty a leukoplasty jsou jednodušší organely než chloroplasty a vyvíjejí se od zelených plastidů dvoubombinových organoidů, které jsme zmínili dříve.

Core

Organella, o níž se bude diskutovat později, je tak důležitá, že její nepřítomnost nebo přítomnost v buňce umožnila rozdělit všechny existující živé organismy na dvě skupiny. Jedná se o prokaryoty a eukaryoty.

První skupina neobsahuje jádro v buňkách a uchovává dědičnou informaci ve formě kruhového plazmidu v zhutněné oblasti cytoplazmy. Druhá skupina a většina organismů patří k ní, má dvojmembránové organoidy, jádra, která uchovávají genovou látku. Během dělení buněk matky jsou dědičná informace rovnoměrně rozdělena mezi dceřinné buňky, jejichž jádra obsahují shodné množství chromozomálního materiálu.

Jaderná skořápka

Jaká je struktura skořápky nejdůležitějších buněčných organel? Bylo experimentálně prokázáno, že odstraněním jádra z buňky ho odsoudíme k smrti. Skořápka dvojmembránových organoidů, jader, má složité složení a pokračuje endoplazmatické retikulum. Celý jeho povrch je prostoupen otvory - póry, ve kterých přecházejí vnější a vnitřní membrány.

Póry však nejsou obyčejné díry. Obsahují speciální signální peptidy, které provádějí kontrolu nad látkami, které vstupují do cytoplazmy buněk z mezibuněčné tekutiny a pohybují se z buňky směrem ven. Nejen jádro, ale i další dvoubabránové organely mají podobnou strukturu jejich skořápky.

Endosymbionty

Po přezkoumání struktury a mitochondriální funkce a chloroplasty, zůstává otevřenou otázkou jejich vzhledu v buňce. Hypoteticky lze předpokládat, že pocházejí z primárních prokaryotů, které vstoupily do zvláštní formy symbiózy s bakteriemi, které žily v těle jaderné buňky - prokaryot. Tato myšlenka byla přijata mnoha vědci - biology, kteří věří, že fotosyntéza a oxidace sloučenin živin se vyskytují v prokaryotických buňkách dlouho před vznikem prvních nukleárních organismů obsahujících dvě membránové organoidy.

V našem článku jsme studovali strukturu dvou-membránových organoidů, jejich funkce, stejně jako důležitost životně důležitých aktivit rostlinných a živočišných buněk.