Ocena brak

Jakie funkcje spełnia komórka?

Autor /Serce Dodano /31.01.2012

Wszystkie stworzenia żywe są zbudowane z mikroskopijnych komórek. Ameba jest organizmem jednokomórkowym, ale nawet najmniejszy owad składa się z kilku milionów komórek - a organizmie ludzkim są ich miliardy.

Typowa komórka roślinna jest otoczona cienką powłoką nazywaną błoną komórkową albo plazmatyczną. W środku znajduje się galaretowata substancja - cytoplazma, w której są zanurzone maleńkie narządy zwane organella-mi. Spełniają one różnorodne funkcje, które utrzymują komórkę przy życiu.

Komórka jest materią żywą, a do życia potrzebuje energii. Wiele najważniejszych czynności życiowych komórki to reakcje chemiczne, których celem jest uzyskanie dodatniego bilansu energetycznego. Weźmy jako przykład pewien typ białych krwinek zwanych makrofagami. Ich funkcją jesz zabijanie zarazków. W organizmie człowieka znajdują się miliony makrofagów, które pełzają w krwiobiegu i w narządach jak ameby, poszukując produktów rozpadu, martwych komórek i zarazków. Kiedy znajdą swoje „pożywienie", wchłaniają je i trawią. Pełzanie, poruszanie się, pochłanianie materii wymaga energii, której źródłem jest zjadany przez człowieka pokarm.

Wewnątrz komórki energia jest zawarta w cząsteczkach. Ma postać wiązań chemicznych, które utrzymują atomy przy sobie i tworzą cząsteczkę. Jednak nie wszystkie cząsteczki zawierają taką samą ilość energii w swoich wiązaniach; podobnie jak baterie mają różną pojemność czy benzyna różną liczbę oktanową, niektóre cząsteczki zawierają więcej energii od innych. Są „wysokoenergetyczne". Komórka wykorzystuje to zjawisko w sposób opisany poniżej.

Docierające do komórki cząsteczki pożywienia, jak na przykład cukier, są zwykle bogate w energię. Jednak cząsteczki pokarmu są bardzo różne i komórka ma trudności z wykorzystaniem niektórych z nich. Musi więc je rozłożyć. Ich energia nie będzie stracona - zostaje przekazana do standardowego rodzaju cząsteczki, z której łatwo będzie ją odzyskać.

Wyobraźmy sobie na przykład wielu ludzi z różnych państw, którzy spotykają się w pewnym kraju, przywożąc ze sobą pieniądze używane tam, skąd pochodzą. W państwie, do którego przybyli, nie mogą używać swoich pieniędzy, wydawać je mogą dopiero po ich wymianie w banku lub kantorze na lokalną walutę.

„Walutą wymienialną" komórki jest wysokoenergetyczna cząsteczka ATP. Można ją wykorzystać niemal wszędzie i w każdym momencie do podtrzymania reakcji chemicznych komórki, czyli do utrzymania jej przy życiu. Komórka ma także swoje „kantory wymiany walut". Są to podłużne organelle, zwane mitochondriami. Większość komórek ma co najmniej kilka mitochondriów. Komórki zużywające bardzo dużo energii, na przykład komórki mięśniowe, posiadają tysiące takich mitochondriów.

Skrót ATP oznacza adenozynotrójfosoforan. Pod względem chemicznym składa się z grupy adenozynowej połączonej z trzema grupami fosforanowymi . Ważną cechą ATP jest fakt, że grupa fosforanowa, znajdująca się na końcu, może bez większych trudności oderwać się od cząsteczki. Rozerwanie wiązań chemicznych przytrzymujących tę grupę wyzwala energię sześciokrotnie większą od energii wyzwalanej przy rozrywaniu zwykłego wiązania chemicznego. W rezultacie uzyskuje się sporo gotowej do wykorzystania energii, jedną grupę fosforanową i pozostałość po cząsteczce ATP, czyli ADP (adenozynodwufosforan), który zawiera znacznie mniej energii.

ADP można z powrotem przekształcić w ATP, dodając grupę fosforanową i wykorzystując energię pochodzącą z innego źródła, na przykład z cząsteczki pokarmu. Energia uzyskana z przekształcania wysokoenergetycznego ATP może zostać zużyta przy jednej z niezliczonych reakcji chemicznych. W ten sposób cały proces jest kontynuowany tysiące razy na sekundę. Energia dochodząca w różnych formach do komórki jest wykorzystywana do produkowania ATP z ADP. Następnie ATP oddaje swoją energię do podtrzymania czynności życiowych komórki.

Mitochondria

Jak wspomniano wyżej, mitochondria komórki są miejscami, w których zachodzi konwersja większej części energii. Te ruchliwe organelle ruszają się i wędrują po całej komórce, gromadząc się tam, gdzie potrzebna jest energia.

Powierzchnia zewnętrzna każdego mitochondrium jest gładka, ale od wewnątrz mocno pofałdowana. Fałdy powiększają powierzchnię, na której mogą zachodzić reakcje chemiczne. Wewnętrzne powierzchnie fałd są pokryte malutkimi wybrzuszeniami, na których czubkach dokonuje się zamiana ADP w ATP.
Jedno z głównych źródeł energii komórki, glukoza, to wysokoenergetyczny cukier. Aby uzyskać energię z glukozy, enzymy (specjalne cząsteczki białka) rozkładają niektóre wiązania chemiczne tego cukru. Jest to proces bardzo złożony, zwany glikolizą. Ostatecznie jedna cząsteczka glukozy zostaje zmieniona w dwie cząsteczki innej substancji - kwasu pirogronowego - oraz w energię wystarczającą do wyprodukowania dwóch cząsteczek ATP. Glikolizę czasami nazywa się oddychaniem anaerobowym, ponieważ nie wymaga tlenu („anaerobowy" oznacza „bez tlenu"). Podobny proces zachodzi na przykład podczas fermentacji cukru przy udziale drożdży, co ma miejsce przy produkcji wina i piwa.

Jeśli tlen dociera do komórki, dodatkowo zachodzi jeszcze proces zwany oddychaniem aerobowy m („aerobowy" oznacza „z tlenem"). Potrzebny jest do niego tlen i cząsteczki kwasu pirogronowego pochodzącego z glikolizy. Oba procesy - oddychanie aerobowe i anaerobowe -pozwalają komórce pobrać pełną zawartość energii ze źródła pokarmowego.

Cykl energetyczny

Podczas oddychania aerobowego kwas pirogronowy zostaje najpierw zmieniony w mniejszą cząsteczkę zwaną grupą acetylową. Powstaje wtedy produkt uboczny - dwutlenek węgla. Dlatego właśnie wdychamy powietrze do płuc - by uzyskać tlen do oddychania aerobowego - i dlatego wydychamy dwutlenek węgla - produkt uboczny cyklu przemiany kwasu pirogronowego.

Wewnątrz mitochondrium grupa acetylowa przechodzi kolejną serię reakcji chemicznych. Nazywamy je cyklem Krebsa, od nazwiska sławnego biochemika Hansa Krebsa. Urodzony w Niemczech Krebs przeniósł się do Wielkiej Brytanii w 1933 roku, by kontynuować badania. Swojego wielkiego odkrycia dokonał w roku 1937. Cykl Krebsa ma podstawowe znaczenie dla przemian energetycznych komórki, każdy pełny cykl powoduje całkowite rozłożenie grupy acetylowej i produkcję wielu cząsteczek kwasu ATP.

Część energii ATP jest wykorzystywana do własnych procesów życiowych komórki, część do budowania nowych cząsteczek, wysyłanych na zewnątrz. Część zużywana jest do przetwarzania produktów przemiany materii.

Podobne prace

Do góry