Органоиди са двоструком мембраном: структура и функција

Какав је заједнички меланхолични пуж, птица која лети и дјечак који свира виолину? Мислите ли ниста? А ипак постоји нешто што не сједињује само њих, већ и све остале живе организме међу собом. Ово је ћелијска структура тела. Ћелија је елементарна честица живота на Земљи, која се састоји од структурних делова званих органоиди. Једно-мембранске и дво-мембранске, или потпуно лишене органелеса, обављају одређене функције у ћелији. У нашем чланку ћемо их детаљније проучити.

Митохондрије

Где ћелија узима енергију да расте, дели и чак се креће? Погледајте структуру митохондрија органела, која се зове ћелијска електрана. Све је изузетно једноставно и савршено.

Дво-мембрански органоиди су издужена тела прекривена са две мембране. Унутрашња љуска има израслине - цристае. Уроњени су у колоидни раствор - матрицу. Хемијска анализа је показала да садржи соли магнезијума и калцијума, рибонуклеинске киселине, многе рибозоме, па чак и сопствену супстанцу наслеђа.

ДНК дво-мембранских органела има облик прстена и заправо је плазмид, сличан структури насљедног материјала прокариота. Бројни ензими који оксидирају органску материју удобно су се смјестили на кристинима. Хемијске реакције које се одвијају у процесима митохондрија односе се на трећу фазу енергетског метаболизма. Њен резултат је синтеза 36 молова АТП-а, формираног поделом једног мола глукозе.

Енергија ослобођена током овог процеса акумулира се у облику молекула аденозин трифосфорне киселине. То је главна резерва енергије која се троши на процесе ћелијске активности, као што су, на пример, митоза, процеси раста, кретање супстанци цитоплазме.

Шта значи број митохондрија у ћелији?

Многи представници најједноставнијих организама, на примјер, амеба, имају једну велику митохондрију. АТП молекуле које производи су довољне за релативно низак ниво метаболизма и конзервативан начин живота животиње.

Субкутане масне ћелије су сиромашне у митохондријима. То је разумљиво: ниска активност адипозног ткива, обављање заштитне и складишне функције, не захтијева значајно трошење енергије. У сперматозоидима сисара, неколико митохондрија се налази у његовом средњем делу, који се налази иза грлића материце. Акумулирана енергија у облику молекула аденозин трифосфатне киселине требала би бити довољна за транслацијске и ротационе покрете репа. За спермијчане ћелије, од виталне је важности имати велику брзину, омогућујући јој да први продре у јајну ћелију.

Још једна високо активна ћелија, на пример, миофибрили скелетних мишића, садрже толико много дво-мембранских органоида у својој цитоплазми да се, спајајући заједно, формирају митохондријални ретикулум. Енергија коју синтетише се користи за обављање контракција мишића актина и миозин протеина током физичког вежбања тела.

Цхлоропластс

Ако су митохондрије, о којима смо раније говорили, обавезне органеле свих типова ћелија, онда то није случај са хлоропластима. Они су типични представници унутрашње структуре биљних организама.

Ове две мембранске органоиде биљна ћелија назива се зелена пластида. Боја стабљика, лишћа, незрелих плодова је због присуства хлорофила у хлоропластима - зеленог пигмента. Унутрашња мембрана формира танке ламеларне структуре - тилакоиде. Они су компактно упаковани у шипове који се називају фасете. Њихове одвојене секције функционишу као антене, хватајући и фокусирајући неограничене струје соларне енергије. Он се претвара у дво-мембрански органоид, хлоропласт, у хемијску форму енергије која се складишти у облику макроергијских веза у молекулима АТП-а.

У овом процесу, важну улогу имају магнезијумови јони, који заједно са полиатомским алкохолним фитолом чине део хлорофила. Под дејством кванта светлости, електрони потоњих енергетски ниво Магнезијумов атом иде у побуђено стање. Истовремено, они заузимају виши ниво енергије за делић секунде. Враћајући се на претходне орбитале, електрони дају дио енергије активним центрима гран. Покренут је механизам реакције светлосне фазе фотосинтезе.

Фотосинтеза и њена улога у еволуцији живота на Земљи

Појава зелених пластида у цитоплазми биљне ћелије означила је настанак таквог процеса као што је дисање кисеоника. Почело је да се јавља коришћењем О2 молекула ослобођених из дво-мембранских органоида у светлој фази фотосинтезе.

Акумулација кисеоника у атмосфери планете изазвала је глобалну промену гаса Земљине атмосфере. То је на крају довело до ослобађања животињских организама на копно. За њихов метаболизам, почели су да користе О2 молекуле који нису у води, већ у ваздуху. Тако, захваљујући дво-мембранским органелама - хлоропластима, слика развоја живота на нашој планети драматично се променила.

У присуству молекула кисеоника у ваздуху, биолошки системи су почели да се брзо шире иу литосфери иу атмосфери Земље. Преостале биљке у води - алге, чије ћелије садрже хлоропласте, настављају процес фотосинтезе. Они обогаћују хидросферу кисеоником и органским једињењима, обезбеђујући виталну активност организама - хидробионта.

Леукопласти и хромопласти

Други типови пластида који обоје плодове, семена и цветове цвећа у свим могућим нијансама дуге су хромопласти и леукопласти. Прва група садржи пигменте као што су каротен, фукоксантин, ксантофил, даје наранџасте, црвене, љубичасте боје.

Леукопласти су углавном без пигмената. Они се могу наћи, на пример, у кори млечно зрелог парадајза. Они се од зелених пластида разликују, пре свега, у одсуству тилакоида и гранаса. Посебна особина дво-мембранских леукопласта је да садрже много ензима класе протеаза и амилаза, који су у стању да разграђују протеине и скроб.

Хромопласти и леукопласти су једноставније органеле од хлоропласта, а развијају се из зелених пластида, дво-мембранских органоида, које смо раније поменули.

Цоре

Органела, о којој ће касније бити речи, толико је важна да је њено одсуство или присуство у ћелији омогућило да се сви постојећи живи организми поделе у две групе. То су прокариоти и еукариоти.

Прва група не садржи нуклеус у својим ћелијама и чува наследну информацију у облику прстенастог плазмида у компактираној области цитоплазме. Друга група, и већина организама припадају њој, има дво-мембранске органоиде, језгре које складиште генску супстанцу. Током поделе ћелија мајке, наследне информације су једнако расподељене међу ћелијама ћерке, чија језгра садрже идентичну количину хромозомског материјала.

Нуклеарна љуска

Која је структура љуске најважнијих ћелијских органела? Експериментално је доказано да уклањањем језгра из ћелије, осуђујемо га на смрт. Љуска дво-мембранских органоида, језгра, има комплексну композицију и представља наставак ендоплазматски ретикулум. Његова читава површина је прожета отворима - поре у којима спољашње и унутрашње мембране пролазе једна у другу.

Међутим, поре нису обичне рупе. Они садрже специјалне сигналне пептиде који врше контролу лица над супстанцама које улазе у цитоплазму ћелија из међућелијске течности и излазе из ћелије ван. Не само нуклеус, већ и друге дво-мембранске органеле имају сличну структуру своје љуске.

Ендосимбионтс

Након прегледа структуре и митохондријске функције и клоропласти, остаје отворено питање њиховог појављивања у ћелији. Хипотетички, може се претпоставити да су настали у примарним прокариотима, који су ушли у посебан облик симбиозе са бактеријама које су живеле у телу ћелије без нуклеарног прокариота. Ову идеју усвојили су многи научници - биолози, који сматрају да се фотосинтеза и оксидација хранљивих састојака јављају у прокариотским ћелијама много прије појаве првих нуклеарних организама који садрже два мембранска органоида.

У чланку смо проучавали структуру дво-мембранских органоида, њихове функције, као и значај у виталној активности биљних и животињских ћелија.