Główna zawartość
Kurs: Biologia - program rozszerzony > Rozdział 2
Lekcja 1: Organelle komórkowe i ich funkcjeMitochondria i chloroplasty
Struktura i funkcje pełnione przez mitochondria i chloroplasty. Endosymbioza. Tłumaczenie na język polski: Fundacja Edukacja dla Przyszłości, dzięki wsparciu Fundacji HASCO-LEK.
Kluczowe punkty:
- Mitochondria to "elektrownie" komórki, rozkładające cząsteczki "paliwa" i wychwytujące energię w procesie oddychania komórkowego.
- Chloroplasty występują w roślinach i glonach. Są odpowiedzialne za wychwytywanie energii świetlnej w celu wytworzenia cukrów w procesie fotosyntezy.
- Mitochondria i chloroplasty prawdopodobnie początkowo były bakteriami, które z czasem zostały pochłonięte przez większe komórki (teoria endosymbiozy).
Wprowadzenie
Zapewne wiesz, że twoje ciało składa się z komórek (trylionów i trylionów komórek). Zapewne wiesz także, że powód, dla którego musisz się odżywiać—na przykład warzywami—jest taki, że pozyskujesz dzięki temu energię niezbędną do wszystkich procesów, które mają miejsce w twoim organizmie, tj. oddychania, chodzenia, nauki, uprawiania sportu.
Ale co dokładnie dzieje się w twoim ciele, że energia z żywności przechowywana np. w brokułach ulega przemianie w formę, z której twoje ciało może skorzystać? I w jaki sposób energia może być przechowywana w brokułach?
Odpowiedzi na te pytania mają wiele wspólnego z dwoma ważnymi organellami: mitochondriami i chloroplastami.
- Chloroplasty to organella, które można znaleźć w komórkach brokuła, podobnie jak w innych roślinach oraz algach. Wychwytują energię świetlną i przechowują ją w postaci cząsteczek "paliwa" w tkankach rośliny.
- Mitochondria znajdują się wewnątrz twoich komórek, ale także w komórkach roślin. Przekształcają energię przechowywaną w cząsteczkach brokułów (lub innych cząsteczkach "paliwa") w formę, z której może skorzystać komórka.
Przyjrzyjmy się bliżej tym dwóm bardzo ważnym organellom.
Chloroplasty
Chloroplasty występują tylko w roślinach i algach fotosyntetyzujących. (Ludzie i inne zwierzęta nie mają chloroplastów.) Zadaniem chloroplastu jest przeprowadzanie procesu zwanego fotosyntezą.
W fotosyntezie energia świetlna jest gromadzona i wykorzystywana do wytwarzania cukrów z dwutlenku węgla. Cukry wytwarzane w procesie fotosyntezy mogą być wykorzystywane przez komórkę roślinną lub mogą być spożywane przez zwierzęta, które jedzą rośliny, czyli na przykład przez ludzi. Energia zawarta w tych cukrach jest zbierana w procesie zwanym oddychaniem komórkowym, które zachodzi w mitochondriach zarówno komórek roślinnych, jak i zwierzęcych.
Chloroplasty są organellami w kształcie dysków znajdującymi się w cytozolu komórki. Mają błonę zewnętrzną i wewnętrzną z międzybłonową przestrzenią między nimi. Gdybyś przeszedł przez dwie warstwy błony i dotarł do przestrzeni wewnątrz, odkryłbyś, że zawiera ona dyski błonowe znane jako tylakoidy, ułożone w połączone ze sobą stosy zwane granami (liczba pojedyncza, granum).
The membrane of a thylakoid disc contains light-harvesting complexes that include chlorophyll, a pigment that gives plants their green color. Thylakoid discs are hollow, and the space inside a disc is called the thylakoid space or lumen, while the fluid surrounding the thylakoids is called the stroma.
Więcej informacji na temat chloroplastów, chlorofilu i fotosyntezy można znaleźć w sekcji poświęconej fotosyntezie fotosynteza topic section.
Mitochondria
Mitochondria (liczba pojedyncza, mitochondrium) są często nazywane elektrowniami lub fabrykami energii w komórce. Ich zadaniem jest zapewnienie stałego dopływu adenozyno-5′-trifosforanu (ATP), cząsteczki będącej głównym nośnikiem energii w komórce. Proces wytwarzania ATP przy użyciu energii chemicznej z "paliw", takich jak cukry, nazywa się oddychaniem komórkowym, a wiele jego etapów zachodzi wewnątrz mitochondriów.
Mitochondria są zawieszone w galaretowatym cytozolu komórki. Są owalne i mają dwie membrany: zewnętrzną, otaczającą całe organellum i wewnętrzną, z wieloma wewnętrznymi wpukleniami zwanymi grzebieniami mitochondrialnymi, które zwiększają powierzchnię.
Kiedyś uważano, że grzebienie mitochondrialne są szerokimi, falistymi fałdami, ale tak jak omówiono to w wideo na temat mitochondriów, teraz uważa się, że są bardziej niczym długie jaskinie.
Przestrzeń między membranami nazywa się przestrzenią perimitochondrialną, a przedział zamknięty przez wewnętrzną membranę nazywa się macierzą mitochondrialną (matrix). Macierz zawiera mitochondrialne DNA i rybosomy. Porozmawiamy krótko o tym, dlaczego mitochondria (i chloroplasty) mają swoje własne DNA i rybosomy.
Wielokomorowa struktura mitochondrium może wydawać się skomplikowana. To prawda, ale okazuje się bardzo przydatna do oddychania komórkowego, pozwalając na zachowanie oddzielnych reakcji i utrzymanie różnych stężeń cząsteczek w różnych "pomieszczeniach".
Chociaż mitochondria występują w większości ludzkich typów komórek (jak również w większości typów komórek u innych zwierząt i roślin), ich liczba jest różna w zależności od roli komórki i jej potrzeb energetycznych. Na przykład, komórki mięśniowe zwykle mają duże zapotrzebowanie na energię i dużą liczbę mitochondriów, podczas gdy krwinki czerwone, które są wysoce wyspecjalizowane w transporcie tlenu, nie mają wcale mitochondriów.
Skąd pochodzą te organella?
Zarówno mitochondria jak i chloroplasty zawierają własne DNA i rybosomy. Dlaczego te organella potrzebują DNA i rybosomów, jeśli w jądrze znajduje się DNA, zaś rybosomy w cytozolu komórki?
Mocne dowody wskazują na endosymbiozę jako odpowiedź na tę zagadkę.
Symbioza to związek, w którym organizmy z dwóch różnych gatunków żyją w bliskim, zależnym związku. Endosymbioza (endo- = "wewnątrz") jest specyficznym typem symbiozy, w której jeden organizm żyje wewnątrz drugiego.
Bakterie, mitochondria i chloroplasty mają podobną wielkość. Bakterie mają również DNA i rybosomy podobne do tych występujących w mitochondriach i chloroplastach.
Chcesz dołączyć do dyskusji?
Na razie brak głosów w dyskusji