Organoidi a doppia membrana: struttura e funzione

Cosa hanno in comune la malinconica lumaca, l'uccello che vola veloce e il ragazzo che suona il violino? Pensi niente? Eppure c'è qualcosa che unisce non solo loro, ma tutti gli altri organismi viventi tra loro. Questa è una struttura cellulare del corpo. Una cellula è una particella elementare della vita sulla Terra, costituita da parti strutturali chiamate organoidi. La membrana singola e la doppia membrana, o completamente priva di organelli a guscio, svolgono determinate funzioni nella cellula. Nel nostro articolo li studieremo più in dettaglio.

mitocondri

Dove una cellula prende energia per crescere, condividere e persino muoversi? Guarda la struttura degli organelli mitocondri, che è chiamata la centrale elettrica cellulare. Tutto è estremamente semplice e perfetto.

Gli organoidi a due membrane sono corpi allungati ricoperti da due membrane. Il guscio interno ha escrescenze - creste. Sono immersi in una soluzione colloidale: la matrice. Le analisi chimiche hanno dimostrato che contiene magnesio e sali di calcio, acidi ribonucleici, molti ribosomi e persino la sua stessa sostanza ereditaria.

Il DNA degli organelli a due membrane ha la forma di un anello e, di fatto, è un plasmide, simile nella struttura al materiale ereditario dei procarioti. Numerosi enzimi che ossidano la materia organica si annidavano comodamente sulle creste. Le reazioni chimiche che si verificano nei processi dei mitocondri si riferiscono alla terza fase del metabolismo energetico. Il risultato è la sintesi di 36 moli di ATP, formate dalla scissione di una mole di glucosio.

L'energia rilasciata durante questo processo si accumula sotto forma di molecole di acido trifosforo di adenosina. È la principale riserva di energia che viene spesa per i processi di attività cellulare, come ad esempio la mitosi, i processi di crescita, il movimento di sostanze del citoplasma.

Cosa significa il numero di mitocondri in una cellula?

Molti rappresentanti degli organismi più semplici, ad esempio l'ameba, hanno un grande mitocondrio. Le molecole di ATP che produce sono sufficienti per un livello relativamente basso di metabolismo e uno stile di vita conservativo per un animale.

Le cellule adipose sottocutanee sono povere nei mitocondri. Ciò è comprensibile: la bassa attività del tessuto adiposo, che svolge una funzione protettiva e di conservazione, non richiede un notevole dispendio di energia. Nello spermatozoo dei mammiferi, diversi mitocondri si trovano nella sua sezione intermedia, situata dietro la cervice. L'energia accumulata sotto forma di molecole di acido trifosfato di adenosina dovrebbe essere sufficiente per i movimenti di rotazione e traslazione della coda. Per uno spermatozoo, è vitale avere un'alta velocità, permettendole di essere il primo a penetrare nella cellula uovo.

Altre cellule altamente attive, ad esempio le miofibrille del muscolo scheletrico, contengono così tanti organoidi a due membrane nel loro citoplasma che, fondendosi insieme formano il reticolo mitocondriale. L'energia che sintetizza viene utilizzata per eseguire contrazioni muscolari di proteine ​​di actina e miosina durante l'esercizio fisico del corpo.

cloroplasti

Se i mitocondri, che sono stati discussi in precedenza, sono organelli obbligatori di tutti i tipi di cellule, allora questo non è il caso dei cloroplasti. Sono rappresentanti tipici della struttura interna degli organismi vegetali.

Questi due organoidi di membrana cellula vegetale indicati come plastidi verdi. Il colore degli steli, delle foglie, dei frutti immaturi è dovuto alla presenza di clorofilla nei cloroplasti - un pigmento verde. La membrana interna forma sottili strutture lamellari - thylakoidi. Sono confezionati in pile in modo compatto denominati sfaccettature. Le loro sezioni separate funzionano come antenne, catturando e concentrando flussi illimitati di energia solare. È convertito in un organoide a due membrane, un cloroplasto, in una forma chimica di energia immagazzinata sotto forma di legami macroergici nelle molecole di ATP.

In questo processo, un ruolo importante appartiene agli ioni di magnesio, che, insieme al fitolo alcolico poliatomico, fanno parte della clorofilla. Sotto l'azione dei quanti di luce gli elettroni di quest'ultimo livello di energia L'atomo di magnesio entra in uno stato eccitato. Allo stesso tempo, occupano un livello di energia più alto per una frazione di secondo. Ritornando agli orbitali precedenti, gli elettroni danno una parte dell'energia ai centri attivi della gran. Viene lanciato il meccanismo della reazione della fase di luce della fotosintesi.

La fotosintesi e il suo ruolo nell'evoluzione della vita sulla Terra

L'aspetto di plastidi verdi nel citoplasma di una cellula vegetale ha segnato l'emergere di un tale processo come la respirazione dell'ossigeno. Cominciò a verificarsi con l'uso di molecole di O ₂ rilasciate da organoidi a due membrane nella fase di luce della fotosintesi.

L'accumulo di ossigeno nell'atmosfera del pianeta ha causato un cambiamento globale nel gas composizione dell'atmosfera terrestre. Questo, in definitiva, ha portato al rilascio di organismi animali sulla terraferma. Per il loro metabolismo, hanno iniziato a usare molecole di O ₂ che non sono nell'acqua, ma nell'aria. Quindi, grazie agli organelli a due membrane - i cloroplasti, il quadro dello sviluppo della vita sul nostro pianeta è cambiato radicalmente.

In presenza di molecole di ossigeno nell'aria, i sistemi biologici hanno cominciato a diffondersi rapidamente sia nella litosfera che nell'atmosfera della Terra. Le restanti piante nell'acqua - alghe, le cui cellule contengono cloroplasti, continuano il processo di fotosintesi. Arricchiscono l'idrosfera con ossigeno e composti organici, fornendo l'attività vitale degli organismi - idrobionte.

Leucoplasti e cromoplasti

Altri tipi di plastidi che colorano frutti, semi e corolle di fiori in tutte le possibili sfumature dell'arcobaleno sono cromoplasti e leucoplasti. Il primo gruppo contiene pigmenti come carotene, fucoxantina, xantofilla, che danno i colori arancioni, rossi e viola.

I leucoplasti sono generalmente privi di pigmenti. Si trovano, ad esempio, nella buccia dei pomodori maturati al latte. Differiscono dai plastidi verdi, prima di tutto, in assenza di thylakoidi e granas. Una caratteristica speciale dei leucoplasti a due membrane è che contengono molti enzimi della classe delle proteasi e delle amilasi, che sono in grado di abbattere le proteine ​​e l'amido.

I cromoplasti e i leucoplasti sono organelli più semplici dei cloroplasti e si sviluppano da plastidi verdi, organoidi a due membrane, di cui abbiamo parlato prima.

nucleo

L'organella, che verrà discussa in seguito, è così importante che la sua assenza o presenza nella cellula ha permesso di dividere tutti gli organismi viventi esistenti in due gruppi. Questi sono procarioti ed eucarioti.

Il primo gruppo non contiene un nucleo nelle sue cellule e conserva le informazioni ereditarie sotto forma di un plasmide a forma di anello in una regione compatta del citoplasma. Un altro gruppo, e la maggior parte degli organismi appartengono ad esso, ha organoidi a due membrane, i nuclei che immagazzinano la sostanza genetica. Durante la divisione cellulare materna, l'informazione ereditaria è equamente distribuita tra le cellule figlie, i cui nuclei contengono una quantità identica di materiale cromosomico.

Guscio nucleare

Qual è la struttura del guscio dei più importanti organelli cellulari? È stato provato sperimentalmente che rimuovendo un nucleo da una cellula, lo condanniamo alla morte. Il guscio di organoidi a due membrane, nuclei, ha una composizione complessa ed è una continuazione di reticolo endoplasmatico. La sua intera superficie è permeata di aperture - i pori in cui le membrane esterne e interne si passano l'una nell'altra.

Tuttavia, i pori non sono fori ordinari. Contengono speciali peptidi segnale che eseguono il controllo del viso sulle sostanze che entrano nel citoplasma delle cellule dal fluido intercellulare e si spostano all'esterno della cellula verso l'esterno. Non solo il nucleo, ma anche altri organelli a due membrane hanno una struttura simile del loro guscio.

endosimbionti

Dopo aver esaminato la struttura e funzioni mitocondriali e cloroplasti, rimane una questione aperta del loro aspetto nella cellula. Ipoteticamente, si può presumere che essi abbiano avuto origine nei procarioti primari, che sono entrati in una speciale forma di simbiosi con i batteri che vivevano nel corpo di una cellula priva di nucleotidi - il procariote. Questa idea è stata adottata da molti scienziati - i biologi, che credono che la fotosintesi e l'ossidazione dei composti nutritivi si siano verificati nelle cellule procariotiche molto prima della comparsa dei primi organismi nucleari contenenti due organoidi di membrana.

Nel nostro articolo abbiamo studiato la struttura degli organoidi a due membrane, le loro funzioni e l'importanza nell'attività vitale delle cellule vegetali e animali.