Organoidi s dvostrukom membranom: struktura i funkcija

Što je zajedničko melanholičnom pužu, brzo letećoj ptici i dječaku koji svira violinu? Ne mislite li vi ništa? Pa ipak, postoji nešto što ne spaja samo njih, nego i sve ostale žive organizme među sobom. To je stanična struktura tijela. Stanica je elementarna čestica života na Zemlji koja se sastoji od strukturnih dijelova zvanih organoidi. Jedno-membranske i dvo-membranske, ili potpuno lišene organelesa, obavljaju određene funkcije u stanici. U članku ćemo ih detaljnije proučiti.

mitohondriji

Gdje ćelija uzima energiju za rast, dijeljenje i čak kretanje? Pogledajte strukturu mitohondrija organela, koja se naziva stanica stanica. Sve je vrlo jednostavno i savršeno.

Dvo-membranski organoidi su izdužena tijela pokrivena s dvije membrane. Unutarnja ljuska ima izrasline - cristae. Uronjeni su u koloidnu otopinu - matricu. Kemijska analiza pokazala je da sadrži magnezijeve i kalcijeve soli, ribonukleinske kiseline, mnoge ribozome, pa čak i vlastitu supstancu nasljednosti.

DNA dvo-membranskih organela ima oblik prstena i zapravo je plazmid, sličan strukturi nasljednog materijala prokariota. Brojni enzimi koji oksidiraju organsku tvar udobno su se smjestili na kristinima. Kemijske reakcije koje se javljaju u procesima mitohondrija odnose se na treći stupanj energetskog metabolizma. Njen rezultat je sinteza 36 mola ATP-a, nastalog cijepanjem jednog mola glukoze.

Energija oslobođena tijekom ovog procesa nakuplja se u obliku molekula adenozin trifosforne kiseline. To je glavna rezerva energije koja se troši na procese stanične aktivnosti, kao što su, na primjer, mitoza, procesi rasta, kretanje supstanci citoplazme.

Što znači broj mitohondrija u stanici?

Mnogi predstavnici najjednostavnijih organizama, na primjer, ameba, imaju jednu veliku mitohondriju. Proizvedene ATP molekule dovoljne su za relativno nisku razinu metabolizma i konzervativni način života životinje.

Potkožne masne stanice su slabe u mitohondrijima. To je razumljivo: niska aktivnost masnog tkiva, obavljanje zaštitne i skladišne ​​funkcije, ne zahtijeva značajan utrošak energije. U spermatozoidima sisavaca nekoliko se mitohondrija nalazi u njegovom srednjem dijelu, koji se nalazi iza vrata maternice. Akumulirana energija u obliku molekula adenozin trifosfatne kiseline trebala bi biti dovoljna za translacijske i rotacijske pokrete repa. Za stanicu sperme, od vitalne je važnosti imati veliku brzinu, omogućujući joj da prvi prodre u jajnu stanicu.

Još jedna visoko aktivna stanica, na primjer, miofibrili skeletnih mišića, sadrže toliko mnogo dvo-membranskih organoida u svojoj citoplazmi da se, spajajući se, formiraju mitohondrijski retikulum. Energija koju sintetizira koristi se za izvođenje kontrakcija mišića proteina aktina i miozina tijekom tjelesnog vježbanja.

kloroplasta

Ako su mitohondriji, o kojima smo ranije govorili, obvezni organeli svih tipova stanica, onda to nije slučaj s kloroplastima. Oni su tipični predstavnici unutarnje strukture biljnih organizama.

Ove dvije membranske organoide biljna stanica naziva se zelena plastida. Boja stabljika, lišća, nezrelih plodova je zbog prisutnosti klorofila u kloroplastima - zelenog pigmenta. Unutarnja membrana oblikuje tanke lamelarne strukture - tilakoide. Oni su kompaktno pakirani u pilote koji se nazivaju fasetama. Njihove odvojene sekcije djeluju kao antene, hvatajući i fokusirajući neograničene struje solarne energije. On se pretvara u dvo-membranski organoid, kloroplast, u kemijski oblik energije pohranjen u obliku makroergijskih veza u ATP molekulama.

U tom procesu važnu ulogu imaju i ioni magnezija, koji zajedno s poliatomskim alkoholnim fitolom čine dio klorofila. Pod djelovanjem kvanta svjetlosti elektroni potonjih energetskoj razini Magnezijev atom odlazi u pobuđeno stanje. Istodobno, oni zauzimaju višu razinu energije za djelić sekunde. Vraćajući se na prethodne orbitale, elektroni daju dio energije aktivnim središtima granice. Pokrenut je mehanizam reakcije svjetlosne faze fotosinteze.

Fotosinteza i njezina uloga u evoluciji života na Zemlji

Pojava zelenih plastida u citoplazmi biljne stanice označila je nastanak takvog procesa kao što je disanje kisika. Počelo se pojavljivati ​​upotrebom O ₂ molekula oslobođenih iz dvo-membranskih organoida u svjetlosnoj fazi fotosinteze.

Akumulacija kisika u atmosferi planeta izazvala je globalne promjene u plinu sastav Zemljine atmosfere. To je u konačnici dovelo do oslobađanja životinjskih organizama na kopno. Za njihov metabolizam, počeli su koristiti O ₂ molekule koje nisu u vodi, već u zraku. Dakle, zahvaljujući dvo-membranskim organelama - kloroplastima, slika razvoja života na našoj planeti dramatično se promijenila.

U prisustvu molekula kisika u zraku, biološki sustavi su se brzo počeli širiti iu litosferi iu atmosferi Zemlje. Preostale biljke u vodi - alge, čije stanice sadrže kloroplaste, nastavljaju proces fotosinteze. Oni obogaćuju hidrosferu kisikom i organskim spojevima, osiguravajući vitalnu aktivnost organizama - hidrobionta.

Leukoplasti i kromoplasti

Ostale vrste plastida koje oblaže voće, sjemenke i cvjetove cvijeća u svim mogućim nijansama duge su kromoplasti i leukoplasti. Prva skupina sadrži pigmente kao što su karoten, fukoksantin, ksantofil, daje narančaste, crvene, ljubičaste boje.

Leukoplasti su uglavnom bez pigmenata. Nalaze se, primjerice, u kori mlijeko zrelih rajčica. Od zelenih plastida razlikuju se, prije svega, u nedostatku tilakoida i granasa. Posebna značajka dvo-membranskih leukoplasta je da sadrže mnogo enzima klase proteaza i amilaza, koji su u stanju razgraditi proteine ​​i škrob.

Kromoplasti i leukoplasti jednostavniji su od organela nego kloroplasti, a razvijaju se iz zelenih plastida, dvo-membranskih organoida, što smo već spomenuli.

srž

Organela, o kojoj ćemo kasnije govoriti, toliko je važna da je njezino odsustvo ili prisutnost u stanici omogućilo da se svi postojeći živi organizmi podijele u dvije skupine. To su prokarioti i eukarioti.

Prva skupina ne sadrži jezgru u svojim stanicama i pohranjuje nasljednu informaciju u obliku prstenastog plazmida u zbijenoj regiji citoplazme. Druga skupina, a većini organizama pripadaju njoj, ima dvo-membranske organoide, jezgre koje pohranjuju gensku tvar. Tijekom dijeljenja majčinih stanica, nasljedne informacije su jednako distribuirane među stanicama kćeri, čije jezgre sadrže identičnu količinu kromosomskog materijala.

Nuklearna ljuska

Koja je struktura ljuske najvažnijih organela? Eksperimentalno je dokazano da ga uklanjanjem jezgre iz stanice osuđujemo na smrt. Ljuska dvo-membranskih organoida, jezgre, ima složen sastav i nastavak je endoplazmatski retikulum. Cijela mu je površina prožeta otvorima - porama u kojima vanjske i unutarnje membrane prolaze jedna u drugu.

Međutim, pore nisu obične rupe. Oni sadrže posebne signalne peptide koji obavljaju kontrolu lica nad supstancama koje ulaze u citoplazmu stanica iz međustanične tekućine i izlaze iz stanice van. Ne samo jezgra, nego i druge dvo-membranske organele imaju sličnu strukturu svoje ljuske.

endosymbionts

Nakon pregleda strukture i mitohondrijske funkcije i kloroplasti, ostaje otvoreno pitanje njihovog pojavljivanja u ćeliji. Hipotetički se može pretpostaviti da potječu iz primarnih prokariota, koji su ušli u poseban oblik simbioze s bakterijama koje su živjele u tijelu stanice bez stanica nuklearnog prokariota. Tu ideju usvojili su mnogi znanstvenici - biolozi, koji vjeruju da se fotosinteza i oksidacija hranjivih spojeva javljaju u prokariotskim stanicama mnogo prije pojave prvih nuklearnih organizama koji sadrže dva membranska organoida.

U članku smo proučavali strukturu dvo-membranskih organoida, njihove funkcije, kao i važnost u vitalnoj aktivnosti biljnih i životinjskih stanica.