Membrány buněk lidí a rostlin, kam nás dovede vývoj?
Občas to připomenu. Objev sulforafanu a brokolice byl můj první velký covidový průlom. Mnozí asi ten příběh znáte. Šel jsem s tím ven a popsal jsem to onoho horkého letního dne končících prázdnin roku 2022. Popisoval jsem to zde:
Samozřejmě, ačkoliv jsem k tomu dokráčel sám, s objevem jsem sám nebyl, ukázalo se, že minimálně část expertů a výrobců o brokolici ví a i s jejími zázračnými vyhlídkami na zdraví ji i vyrábí.
Víte ode mne také o tom, že přecházíme, nebo měli bychom, na přímý kontakt se Světlem, primárně tím slunečním, pokud sem nacisté ještě vůbec nějaké pustí. No a vida, zase se to spojilo.
Takže teď, po dalších 2 letech jsem náhodně objevil vlastně její další kouzlo. Při přípravě na seminář Bublina Velryby. Článek si s dovolením vypůjčím ze servru Khan Academy.
O chloroplastech, matně si pamatuji, jsme se učili někde ve škole. Ale vrátit se k tomu po takřka 40 letech a objevit funčknost a hlavně nadějeplnost tohoto modelu pro budoucnost.. to je jiná! 🙂 Takže, zde je tajemství zpracování světla na cukr (proto tolika lidem již prudce roste cukr, začali chytat Světlo, Halelujah!).
„ Na základě těchto a dalších důkazů vědci věří, že hostitelské buňky a bakterie vytvořily endosymbiotické vztahy už dávno, když jednotlivé hostitelské buňky odebraly aerobní (využívající kyslík) a fotosyntetické bakterie, ale nezničily je. Během milionů let vývoje se z aerobních bakterií stala mitochondrie a fotosyntetické bakterie se staly chloroplasty.“
Jenže teď nás možná čeká cesta zase zpátky. Z mitochondrií k chloroplastům, nějaké vyšší formě. Fascinuje mne program zvaný Příroda. Prostě ty hostitelské buňky odebraly jiné buňky, ty aerobní, kyslíkové, ale nezničily je, schovaly je jen do sebe a jelo se dál. 🙂 mě. Tak, tady si to můžete vše prohlédnout. Vzpomněl jsem si na tu rostlinu, jak polyká psy a lidi.. Adéla ještě nevečeřela. 🙂
Takže, vytvořila a tvoří brokolice a samozřejmě další rostliny a řasy lidem jakýsi most k rostlinám pro dusící se lidi? Začíná se mi to tak jevit..
Chloroplasty a mitochondrie
Klíčové body:
- Mitochondrie jsou „elektrárny“ buňky, rozbíjí molekuly paliva a zachytávají energii při buněčném dýchání.
- Chloroplasty se nacházejí v rostlinách a řasách. Jsou zodpovědné za zachytávání světelné energie k výrobě cukrů při fotosyntéze.
- Mitochondrie a chloroplasty začaly jako bakterie, které byly zachyceny většími buňkami (teorie endosymbiontu).
Úvod
Možná víš, že se tvé tělo skládá z buněk (až desítky biliónů). Možná také víš, že důvod, proč je třeba jíst jídlo – jako například zeleninu – je ten, abys měl energii k dělání věcí jako třeba sport, studování, procházky či dokonce dýchání.
Co se přesně děje v našem těle při přeměně potravinové energie z jedné porce brokolice, kterou naše tělo může následně využít? A jak se ta energie v brokolici vlastně ukládá?
Odpovědi na tyto otázky mají mnoho společného s dvěma důležitými organelami: mitochondrie a chloroplasty
- Chloroplasty jsou organely nacházející se v buňkách brokolice stejně tak jako v buňkách jiných rostlin a řas. Zachycují světelnou energii a skladují ji jako palivo v rostlinných tkáních.
- Mitochondrie nalezneme jak uvnitř našich buněk, tak spolu s buňkami rostlin. Převádí energii uloženou v molekulách z brokolice (nebo jiných palivových molekul) na formu, kterou může buňka použít.
Pojďme se blíže podívat na tyto dvě velmi důležité organely.
Chloroplasty
Chloroplasty se nacházejí pouze v rostlinách a fotosyntetických řasách. (Lidé a ostatní zvířata chloroplasty nemají.) Úkolem chloroplastu je vykonat proces zvaný fotosyntéza.
Při fotosyntéze, se energie shromažďuje a používá k výrobě cukrů z oxidu uhličitého. Cukr vyrobený při fotosyntéze může být použit rostlinnou buňkou nebo může být konzumován živočichy, které rostlinu jedí, například lidmi. Energie obsažená v těchto cukrech se sklízí prostřednictvím procesu nazývaného buněčné respirace, k čemuž dochází v mitochondrii rostlinných i živočišných buněk.
Chloroplasty se vyskytují ve tvaru disku v cytosolu buňky. Mají vnější a vnitřní membrány s mezimembránovým prostorem. Pokud bychom prošli dvěma vrstvami membrán a dosáhli místa v centru, zjistili bychom, že obsahuje membránové disky známé jako thylakoidy, uspořádané do vzájemně propojených článků zvaných granum.
Membrána thylakoidního disku obsahuje různé komplexy včetně chlorofylu, pigmentu, který rostlinám dává zelenou barvu. Thylakoidní disky jsou duté a prostor uvnitř disku se nazývá lumen, zatímco tekutina obklopující thylakoidy se nazývá stroma.
Více informací o chloroplastech, chlorofylu a fotosyntéze se můžeš dozvědět v sekci fotosyntéza.
Mitochondrie
Mitochondrie bývají často označovány jako elektrárny nebo energetické továrny buňky. Jejich úkolem je zajistit stálou dodávku adenosintrifosfátu (ATP), který je hlavní molekulou přenášející energii. Proces výroby ATP chemickou energií z paliv, jako jsou cukry, se nazývá buněčné dýchání a mnoho jeho kroků se děje uvnitř mitochondrie.
Mitochondrie jsou umístěny v rosolovitém cytosolu buňky. Jsou oválného tvaru a mají dvě membrány: vnější, obklopující celou organelu, a vnitřní s mnoha vnitřními výběžky zvanými cristae, které zvětšují plochu.
Cristae byly kdysi pokládány za široké, vlnité záhyby, ale jak diskutujeme ve svém videu o mitochondriích, nyní jsou chápány spíše jako dlouhé jeskyně.
Zde je 3D rekonstrukce řezu z mitochondrie:
Prostor mezi membránami se nazývá mezimembránový prostor. Jednotka uzavřená vnitřní membránou se nazývá matrix mitochondrie. Matrix obsahuje DNA mitochondrie a ribozomy. Brzy budeme hovořit o tom, proč mají mitochondrie (a chloroplasty) vlastní DNA a ribozomy.
Komůrkovitá struktura mitochondrie se nám může zdát složitá. To sice může být pravda, ale ukazuje se, že je velmi užitečná pro buněčné dýchání, umožnění oddělených reakcí a zachování různých koncentrací molekul v různých „místnostech“.
Ačkoli mitochondrie se nachází ve většině typech lidských buněk (a také ve většině typů buněk v jiných zvířatech a rostlinách), jejich počet se liší v závislosti na úloze buňky a jejích energetických potřebách. Například svalové buňky mají obvykle vysoké energetické potřeby a velký počet mitochondrií, zatímco červené krvinky, které jsou vysoce specializované na přepravu kyslíku, nemají vůbec žádnou mitochondrii.
Odkud se tyto organely vzaly?
Jak mitochondrie, tak chloroplasty obsahují vlastní DNA a ribozomy. Proč by tyto orgány potřebovaly svoji DNA a ribozomy, když se v cytosolu vyskytuje DNA v jádru a ribozomech?
Silné důkazy ukazují na endosymbiózu jako na odpověď na tuto hádanku. Endosymbióza (endo– = ‚uvnitř‘) je specifický typ symbiózy, kde jeden organismus žije uvnitř druhého.
Bakterie, mitochondrie a chloroplasty jsou podobné velikosti. Bakterie mají také DNA a ribozomy podobné jako mitochondrie a chloroplasty.
Na základě těchto a dalších důkazů vědci věří, že hostitelské buňky a bakterie vytvořily endosymbiotické vztahy už dávno, když jednotlivé hostitelské buňky odebraly aerobní (využívající kyslík) a fotosyntetické bakterie, ale nezničily je. Během milionů let vývoje se z aerobních bakterií stala mitochondrie a fotosyntetické bakterie se staly chloroplasty.
