ძირითადი მასალა
ბიოლოგია
კურსი: ბიოლოგია > თემა 7
გაკვეთილი 3: მოგზაურობა ეუკარიოტულ უჯრედშიმიტოქონდრია და ქლოროპლასტი
მიტოქონდრიებისა და ქლოროპლასტების სტრუქტურა და ფუნქცია. ენდოსიმბიოზი.
საკვანძო საკითხები:
- მიტოქონდრია უჯრედის ''ელექტროსადგურია'', ის შლის საწვავ მოლეკულებს და მათში ჩადებულ ენერგიას უჯრედული სუნთქვის პროცესში „ამოიღებს" უჯრედის მიერ გამოსაყენებლად.
- ქლოროპლასტი აღმოჩენილია მცენარეებსა და წყალმცენარეებში. მათი მოვალეობაა სინათლის ენერგიის შთანთქმა ფოტოსინთეზის დროს და ამის ხარჯზე შაქრების წარმოქმნა.
- მიტოქონდრიები და ქლოროპლასტები, სავარაუდოდ, წარმოიშვა იმ ბაქტერიებისგან, რომლებიც ოდესღაც დიდმა უჯრედებმა შთანთქეს (ენდოსიმბიოზის თეორია).
შესავალი
შესაძლოა, იცოდე, რომ შენი სხეული შედგება უჯრედებისგან (ტრილიონობით და ტრილიონობით უჯრედისაგან). ასევე, შესაძლოა იცოდე მიზეზი იმისა, თუ რატომ გჭირდება საკვები, მაგალითად, მცენარეები. ისინი გაძლევენ ენერგიას სწავლისთვის, სპორტისთვის, სიარულისთვის და სუნთქვისთვისაც კი.
და მაინც, ზუსტად რა ხდება თქვენს ორგანიზმში, როცა ბროკოლიდან იღებთ საკვებ ენერგიას, რგორ მოიხმარს მას თქვენი ორგანიზმი? საბოლოოდ რად გარდაიქმნება ის ენერგია, რომელიც ბროკოლიდან მიიღეთ?
მოცემულ კითხვებზე პასუხის გასაცემად დაგვჭირდება ორი მინიშვნელოვანი ორგანელა: მიტოქონდრია და ქლოროპლასტი.
- ქლოროპლასტები ორგანელებია, რომლებიც აღმოჩენილია როგორც ბროკოლის უჯრედებში, ისევე სხვა სახეობის მცენარეებსა და წყალმცენარეებში. ისინი შთანთქავენ სინათლის ენერგიას და ინახავენ მას, როგორც საწვავ მოლეკულას, მცენარის ქსოვილებში.
- მიტოქონდრიები თქვენი უჯრედების ნაწილია ისევე, როგორც მცენარეული უჯრედებისა. მათი მოვალეობაა ბროკოლის მოლეკულებში (ან სხვა საწვავ მოლეკულებში) შენახული ენერგიის გარდაქმნა ისე, რომ უჯრედმა მისი გამოყენება შეძლოს.
მოდით, უკეთ გავეცნოთ ამ ორ ძალიან მნიშვნელოვან ორგანელას.
ქლოროპლასტები
ქლოროპლასტები აღმოჩენილია მხოლოდ მცენარეებსა და ფოტოსინთეზის უნარის მქონე წყალმცენარეებში. (ადამინებსა და სხვა ცხოველებს ქლოროპლასტები არ გააჩნიათ). ქლოროპლასტების მოვალეობაა იზრუნონ ფოტოსინთეზის პროცესზე.
ფოტოსინთეზის პროცესში გროვდება სინათლის ენერია, რაც შემდეგ ნახშირორჟანგისგან შაქრების წარმოსაქმნელად გამოიყენება. მიღებული შაქრების ნაწილი გამოიყენება მცენარის კედლის ასაშენებლად ან საკვებად მოიხმარება ცხოველების, მაგალითად, ადამიანის, მიერ. მიღებული შაქრების ნაწილი ხმარდება უჯრედული სუნთქვის პროცესს, რომელიც მიმდინარეობს მიტოქონდრიებში, როგორც ცხოველებში, ისე - მცენარეებში.
ქლოროპლასტები დისკოს ფორმის ორგანელებია, რომლებიც გვხვდება უჯრედის ციტოზოლში. მათ აქვთ შიდა და გარე მემბრანა, შუაში არსებული მემბრანათშორისი სივრცით. თუ გადალახავთ მემბრანათა ორ შრეს, ქლოროპლასტის ცენტრში იპოვით მემბრენულ დისკოებს, რომლებსაც თილაკოიდები ეწოდება. მათი ერთმანეთზე დაწყობით მიღებულ დასტებს კი გრანები ეწოდება (მხოლობითში გრანი).
თილაკოიდების დისკოების მემბრანები შეიცავს სინათლის მშთანმთქმელ პიგმენტ ქლოროფილს, რომელიც მცენარეს მწვანე შეფერილობას ანიჭებს. თილაკოიდის დისკოს შიგნით აქვს ღრუ, რომელსაც ეწოდება თილაკოიდური სივრცე ანუ სანათური (ინგ. lumen). იმ სივრცეს კი, რომლითაც გარშემორტყმულია თილაკოიდები, სტრომა ჰქვია.
შეგიძლიათ, მეტი ისწავლოთ ქლოროპლასტებზე, ქლოროფილსა და ფოტოსინთეზზე სექციაში ფოტოსინთეზი.
მიტოქონდრია
მიტოქონდრიებს ხშირად უჯრედის ენერგეტიკულ სადგურებს უწოდებენ. მათი მოვალეობაა, უჯრედი უწყვეტად მოამარაგონ ატფ-ით (ადენოზინტრიფოსფატით), ენერგიის გადამტანი მთავარი მოლეკულით. ატფ-ის წარმოქმნას საწვავიდან, მაგალითად, შაქრებიდან, მიღებული ენერგიით, ეწოდება უჯრედული სუნთქვა და ამ პროცესის მრავალი საფეხური სწორედ მიტოქონდრიაში მიმდინარეობს.
მიტოქონდრია მოთავსებულია უჯრედის ჟელესმაგვარ ციტოზოლში. ისინი ოვალური ფორმის ორმემბრანიანი სტრუქტურებია: გარე მემბრანა აკრავს მთელ ორგანელას, ხოლო შიდა მემბრანა დანაოჭებულია და ქმნის კრისტებს, რომელთა საშუალებითაც ზედაპირის ფართობი იზრდება.
ადრე ეგონათ, რომ კრისტები ფართო, დატალღული ნაკეცები იყო, მაგრამ, როგორც სალი ხსნის თავის ვიდეოში მიტოქონდრიებზე, ახლა მიიჩნევა, რომ კრისტები წაგრძელებული ღრუებია.start superscript, 1, end superscript სურათზე მოცემულია მიტოქონდრიის ჭრილის სამგანზომილებიანი რეკონსტრუქცია.
მემბრანებს შორის სივრცეს ეწოდება ინტერმემბრანული სივრცე, ხოლო შიდა მემბრანით გარშემორტყმულ სივრცეს მიტოქონდრიული მატრიქსი ეწოდება. მატრიქსში მოთავსებულია დნმ და რიბოსომები. მოკლედ ვისაუბროთ იმის შესახებ, თუ რატომ აქვს მიტოქონდრიებსა და ქლოროპლასტებს საკუთარი დნმ და რიბოსომები.
მიტოქონდრიის მრავალნაწილიანი სტრუქტურა შესაძლოა რთულად მოგეჩვნოთ. ეს მართლა ასეა, მაგრამ მსგავსი აგებულება, როგორც აღმოჩნდა, ძალიან ხელსაყრელია უჯრედული სუმთქვისთვის, რადგან იგი საშუალებას იძლევა, რეაქციები განცალკევებით წარიმართოს და სხვადასხვა „სივრცეში" მოლეკულების განსხვავებული კონცენტრაცია დაგროვდეს.
მიტოქონდრიები გვხვდება ადამიანის უჯრედების უმრავლესობაში (ისევე, როგორც მცენარეთა და ცხოველთა უჯრედების უმეტესობაში), მაგრამ მათი რიცხვი განსხვავდება იმის მიხედვით, თუ რა ფუნქცია აკისრია უჯრედს და რამდენი ენერგია ესაჭიროება მას. მაგალითად, კუნთის უჯრედებს დიდი რაოდენობით ენერგია ესაჭიროებათ, ამიტომ ისინი გამოირჩევა მიტოქონდრიათა მრავალრიცხოვნებით, ხოლო სისხლის წითელ უჯრედებს, რომელთა ძირითადი ფუნქციაც ჟანგბადის გადატანაა, საერთოდ არ აქვთ მიტოქონდრიები.cubed
საიდან წარმოიქმნა ეს ორგანელები?
ორივეს, მიტოქონდრიასა და ქლოროპლასტს, გააჩნია საკუთარი დნმ და რობოსომები. რატომ სჭირდებათ ამ ორგანელებს საკუთარი დნმ და რიბოსომები, როცა უჯრედში დნმ ისედაც არის ბირთვში, ხოლო რიბოსომები ციტოზოლში?
საკმაოდ სანდო მტკიცებულებები მიუთითებს, რომ ამ თავსატეხის ახსნა შესაძლოა ენდოსიმბიოზის თეორია იყოს.
სიმბიოზი არის კავშირი ორ განსხვავებულ სახეობას შორის, რომლებიც თანაცხოვრობენ ერთმანეთთან ახლო ურთიერთკავშირში, ერთმანეთზე დამოკიდებულად. ენდოსიმბიოზი (ენდო- = ''შიგნით'') სიმბიოზის სპეციფიკური ფორმაა, როდესაც ერთი ორგანიზმი მეორეში ცხოვრობს.
ბაქტერიები, მიტოქონდრიები და ქლოროპლასტები თანაბარი ზომისაა. ბაქტერიას ასევე აქვს დნმ და მიტოქონდრიებისა და ქლოროპლასტების მსგავსი რიბოსომები. ამის საფუძველზე და სხვა მტკიცებულებებზე დაყრდნობით, მეცნიერები ფიქრობენ, რომ მასპინძელ უჯრედებსა და ბაქტერიებს შორის ენდოსიმბიოზური კავშირი დიდი ხნის წინ ჩამოყალიბდა, როდესაც მასპინძელმა უჯრედებმა შთანთქეს აერობული (ჟანგბადის მომხმარებელი) და ფოტოსინთეზის უნარის მქონე ბაქტერიები, მაგრამ არ მოინელეს ისინი. მილიონობით წლის განმავლობაში ევოლუციის შედეგად უჯრედში იმ აერობული ბაქტერიებისგან მიტოქონდრიები წარმოიშვა, ფოტოსინთეზის უნარის მქონე ბაქტერიებისგან კი - ქლოროპლასტები.
გსურთ, შეუერთდეთ დისკუსიას?
როგორ აიხსნება ის მოვლენა, რომ ფოტოსინთეზის უნარის მქონე ბაქტერიების დიდი ნაწილი თავმოყრილია წყალსატევების ზედა ფენებში?(1 მოწონება)- ალგაეები მოიხმარენ მზის ენერგიას საკვებად, და ამიტომ წყლის ზედაპირთან ახლოს არიან რათა მზის უხვი სხივები უკეთ შთანქთქონ.(1 მოწონება)
- თბილი წყალი უფრო მალე გაიყინება თუ ცივი?(1 მოწონება)