Сходство митохондрий и хлоропластов
Общие свойства для митохондрий и хлоропластов обусловлены, прежде всего, наличием двойной мембраны.
Признаки сходства также заключаются в способности самостоятельно синтезировать белок. Эти органеллы имеют свое ДНК, РНК, рибосомы.
И митохондрии и хлоропласты могут делиться с помощью перетяжки.
Объединяет их также возможность продуцировать энергию, митохондрии более специализированы в этой функции, но хлоропласты во время фотосинтезирующих процессов тоже образуют молекулы АТФ. Так, растительные клетки имеют меньше митохондрий, чем животные, потому что частично функции за них выполняют хлоропласты.
Опишем кратко сходства и различия:
- Являются двомембранными органеллами;
- внутренняя мембрана образует выпячивания: для митохондрий характерны кристы, для хлоропластов – тиллакоиды;
- обладают собственным геномом;
- способны синтезировать белки и энергию.
Различаются данные органоиды своими функциями: митохондрии предназначены для синтеза энергии, здесь осуществляется клеточное дыхание, хлоропласты нужны растительным клеткам для фотосинтеза.
Что такое митохондрия?
Основная цель митохондрия (множественное число: митохондрии) в эукариотическом организме — это снабжение энергией остальной клетки. В митохондриях вырабатывается большая часть молекул аденозинтрифосфата (АТФ) клетки посредством процесса, называемого
instagram story viewer
клеточное дыхание. Производство АТФ для этого процесса требуется источник пищи (либо произведенный в результате фотосинтеза в фотоавтотрофных организмах, либо полученный извне у гетеротрофов). Клетки различаются по количеству митохондрий, которые в них есть; в средней животной клетке их более 1000.
Эндосимбиоз
Подобная структура ДНК в митохондриях и хлоропластах объясняется теорией эндосимбиоз, который первоначально был предложен Линн Маргулис в ее работе 1970 года «Происхождение Эукариотические клетки ».
Согласно теории Маргулиса, эукариотическая клетка возникла в результате присоединения симбиотических прокариот. По сути, большая клетка и небольшая специализированная клетка объединились и в конечном итоге превратились в одну клетку, с меньшими ячейками, защищенными внутри больших ячеек, обеспечивая преимущество увеличения энергии для обоих. Эти более мелкие клетки — сегодняшние митохондрии и хлоропласты.
Эта теория объясняет, почему митохондрии и хлоропласты все еще имеют свою собственную независимую ДНК: они являются остатками того, что раньше было отдельными организмами.
Важность хлоропластов и митохондрий для жизнедеятельности клетки
Хлоропласты
Хлоропласты являются органеллами растительной клетки, ответственными за проведение фотосинтеза — процесса, который позволяет растению синтезировать свою собственную пищу. Внутри хлоропластов находятся пигменты хлорофиллы, которые поглощают энергию света и превращают ее в химическую энергию, необходимую для синтеза органических соединений. Этот процесс является основным источником кислорода в атмосфере и является фундаментальной основой жизнедеятельности всех других организмов.
Кроме того, хлоропласты являются местом хранения пигментов, таких как каротиноиды, которые не только придают растениям свое характерное окрас, но и играют важную роль в защите хлоропластов от повреждений, вызванных излишним светом и окислительным стрессом.
Митохондрии
Митохондрии являются органеллами всех типов клеток, включая растительные и животные, и играют важную роль в процессе обмена энергии. Они являются местом дыхания клетки, где происходит окисление органических веществ и выделение энергии, необходимой для различных биологических процессов.
Митохондрии по существу являются «энергетическими станциями» клетки, поскольку они производят большинство требуемой клеткой аденозинтрифосфат (АТФ). АТФ является основной формой энергии в клетке и необходима для выполнения различных биологических функций, таких как синтез белков, деление клеток, передача нервных импульсов и многое другое.
Кроме того, митохондрии также принимают участие в регуляции клеточного обмена веществ, а также в программированной клеточной смерти (апоптозе).
Таким образом, хлоропласты и митохондрии играют важную роль в жизнедеятельности клетки, обеспечивая процессы фотосинтеза и обмена энергии, которые являются необходимыми для поддержания жизни и функций клетки.
Функции в клетке
- Основная функция митохондрий – образование молекул АТФ.
- Депонирование ионов Кальция.
- Участие в обмене воды.
- Синтез предшественников стероидных гормонов.
Молекулярная биология – это наука, изучающая роль митохондрий в метаболизме. В них также идет превращение пирувата в ацетил-коэнзим А, бета-окисление жирных кислот.
| Таблица: строение и функции митохондрий (кратко) | ||
|---|---|---|
| Структурные элементы | Строение | Функции |
| Наружная мембрана | Гладкая оболочка, построена из липидов и белков | Отграничивает внутреннее содержимое от цитоплазмы |
| Межмембранное пространство | Находятся ионы водорода, белки, микромолекулы | Создает протонный градиент |
| Внутренняя мембрана | Образует выпячивания – кристы, содержит белковые транспортные системы | Перенос макромолекул, поддержание протонного градиента |
| Матрикс | Место расположения ферментов цикла Кребса, ДНК, РНК, рибосом | Аэробное окисление с высвобождением энергии, превращение пирувата в ацетил-коэнзим А. |
| Рибосомы | Объединённые две субъединицы | Синтез белка |
Отличия митохондрий от хлоропластов в участии в фотосинтезе
Митохондрии являются местом осуществления клеточного дыхания, в результате которого происходит образование энергии в виде АТФ. Они присутствуют во всех эукариотических клетках, включая растительные. Митохондрии содержат внутри себя множество складчатых оболочек, что увеличивает их площадь и позволяет провести больше химических реакций. Кроме участия в клеточном дыхании, митохондрии не играют непосредственной роли в фотосинтезе.
Хлоропласты, в свою очередь, являются специализированными органеллами растительных клеток, которые участвуют в фотосинтезе. Они обладают зеленым пигментом — хлорофиллом, который позволяет поглощать энергию солнечного света. В процессе фотосинтеза хлоропласты преобразуют солнечную энергию в химическую энергию путем синтеза органических веществ, таких как глюкоза.
Наиболее существенное различие между митохондриями и хлоропластами заключается в типе обратимой химической реакции, которые они осуществляют. Митохондрии проводят окислительное фосфорилирование, в результате которого образуется АТФ. Хлоропласты же осуществляют обратимую химическую реакцию, называемую фотосинтезом. В результате фотосинтеза, хлоропласты синтезируют глюкозу и кислород из углерода диоксида и воды при участии энергии солнечного света.
Таким образом, митохондрии и хлоропласты, хотя и сходны в том, что они оба являются органеллами, участвующими в превращении энергии, выполняют разные функции в клетке. Митохондрии обеспечивают клетку энергией, а хлоропласты осуществляют фотосинтез и синтезируют органические вещества.
Общие сведения
Объектом внимания служат органоиды, верхний слой которых представлен двойной мембраной. Немаловажным объединяющим признаком митохондрий и хлоропластов также является их относительно автономное существование в клетке. Оно выражается, во-первых, в том, что и те и другие имеют «персональные» рибосомы и РНК для синтеза белка.
Во-вторых, митохондриям и хлоропластам свойственно не образование из каких-либо клеточных структур, а размножение делением, происходящее в большинстве случаев по самостоятельному сценарию. Вся наследственная информация заключается опять-таки в собственных молекулах ДНК. Однако полностью независимыми обсуждаемые органоиды не являются, и в целом ими управляет главный клеточный аппарат.
Внутренняя мембрана
Митохондрии: Внутренняя мембрана митохондрии более сложная по сравнению с хлоропластом. Он покрыт кристами, образованными множеством складок мембраны, чтобы увеличить площадь поверхности.
Митохондрия использует огромную поверхность внутренней мембраны для выполнения многих химических реакций. Химические реакции включают фильтрацию определенных молекул и присоединение других молекул к транспортным белкам. Транспортные белки переносят выбранные типы молекул в матрицу, где кислород соединяется с молекулами пищи для создания энергии.
Хлоропласты: Внутренняя структура хлоропластов более сложная, чем у митохондрий.
Внутри внутренней мембраны органелла хлоропласта состоит из стопок тилакоидных мешков. Стопки мешков соединены между собой ламелями стромы. Пластинки стромы удерживают стеки тилакоидов на заданном расстоянии друг от друга.
Хлорофилл покрывает каждую стопку. Хлорофилл превращает фотоны солнечного света, воду и углекислый газ в сахар и кислород. Этот химический процесс называется фотосинтезом.
Фотосинтез инициирует образование аденозинтрифосфата в строме хлоропласта. Строма — это полужидкое вещество, заполняющее пространство вокруг тилакоидных стопок и стромальных пластинок.
Резюме
Главное сходство митохондрий и хлоропластов — их автономия внутри клетки. Отделившись от цитоплазмы двойной мембраной и имея свой собственный комплекс ферментов биосинтеза, они ни в чем не зависят от клетки. Также они имеют свой собственный набор генов, а потому могут считаться отдельным живым организмом. Существует филогенетическая теория, что на ранних этапах развития одноклеточной жизни митохондрии и хлоропласты были простейшими прокариотами.
Она гласит, что в определенный период произошло их поглощение другой клеткой. Из-за наличия отдельной мембраны они не были расщеплены, став донором энергии для «хозяина». В ходе эволюции за счет обмена генами у доядерных организмов произошло встраивание ДНК хлоропластов и митохондрий в геном клетки-хозяина. С этого момента клетка сама была способна осуществить сборку этих органелл, если они не были переданы ей в ходе митоза.
Расположение в клетке и деление
Хондриом – это группа митохондрий, которые сосредоточены в одной клетке. Они по-разному располагаются в цитоплазме, что зависит от специализации клеток. Размещение в цитоплазме также зависит от окружающих ее органелл и включений. В клетках растений они занимают периферию, так как к оболочке митохондрии отодвигаются центральной вакуолью. В клетках почечного эпителия мембрана образует выпячивания, между которыми находятся митохондрии.
В стволовых клетках, где энергия используется равномерно всеми органоидами, митохондрии размещены хаотично. В специализированных клетках они, в основном, сосредоточены в местах наибольшего потребления энергии. К примеру, в поперечно-полосатой мускулатуре они расположены возле миофибрилл. В сперматозоидах они спирально охватывают ось жгутика, так как для приведения его в движение и перемещения сперматозоида нужно много энергии. Простейшие, которые передвигаются при помощи ресничек, также содержат большое количество митохондрий у их основания.
Деление. Митохондрии способны к самостоятельному размножению, имея собственный геном. Органеллы делятся с помощью перетяжки или перегородок. Формирование новых митохондрий в разных клетках отличается периодичностью, например, в печеночной ткани они сменяются каждые 10 дней.