Mitochondrie a chloroplasty v bunkách

Bunka, základná stavebná a funkčná jednotka živých organizmov, je schopná samostatného života. Eukaryotické bunky, zložitejšie a väčšie ako prokaryotické bunky, obsahujú rôzne organely, ktoré plnia špecifické funkcie. Medzi tieto organely patria mitochondrie a chloroplasty, ktoré zohrávajú kľúčovú úlohu v energetike bunky.

Štruktúra a funkcia mitochondrií

Eukaryotické bunky a ich štruktúra

Charakteristickou vlastnosťou eukaryotických buniek je prítomnosť membránového systému - vnútorný priestor je rozčlenený membránami na funkčné celky. Prítomnosť membrán je podmienkou metabolickej aktivity bunky.

Všeobecná štruktúra eukaryotickej bunky:

Cytoplazma: tvorí prostredie pre život a metabolickú aktivitu bunky, neustále prebieha výmena látok a energie medzi bunkou a vonkajším prostredím.
Bunkové jadro (nucleus, karyon): je riadiace a reprodukčné centrum bunky, je nositeľom genetickej informácie bunky, majú ho všetky eukaryotické bunky s výnimkou niektorých vysokošpecializovaných buniek.
Jadrový obal: je tvorený dvomi membránami, z ktorých vonkajšia nadväzuje na ostatné membránové organely.
Endoplazmatické retikulum (ER): systém kanálikov, ktoré zabezpečujú vnútrobunkový a medzibunkový transport látok, syntézu bielkovín (na granulovanom ER) a lipidov (na hladkom ER).
- Drsné (granulované) ER: obsahuje naviazané ribozómy, tvorba bielkovín.
Golgiho aparát: Syntetické a sekrečné centrum buniek, upravuje a balí proteíny a lipidy na transport.
- Syntetická funkcia: postsyntetická úprava produktov syntetizovaných v ER.
- Sekrečná funkcia: úprava látok do takej podoby, aby mohli byť vylúčené z bunky.
Lyzozómy: Obsahujú tráviace enzýmy, ktoré rozkladajú odpadové látky a bunkové zvyšky.
Vakuoly: typická štruktúra rastlinných buniek, výnimočne aj v živočíšnych bunkách (napr. prvoky majú potravové alebo pulzujúce vakuoly).
Mitotický aparát: dôležitá štruktúra bunkového delenia, zabezpečuje presné rozdelenie chromozómov do dcérskych buniek počas bunkového delenia.
Cytoplazmatická membrána: je jedinou membránou v prokaryotickej bunke, keďže prokaryotická bunka nemá mitochondrie, sú v nej lokalizované enzýmy dýchania a fotosyntetické pigmenty (asimilačné farbivo bakteriochlorofyl), má teda metabolickú aktivitu.

Mitochondrie: Energetické centrá buniek

Mitochondrie sú prítomné v rastlinných aj živočíšnych bunkách. Ich základnou funkciou je produkcia energie pre organizmus. Možno preto povedať, že mitochondrie sú energetickou zásobárňou rastlinných aj živočíšnych buniek.

Štruktúra: mitochondriu tvorí vonkajšia a vnútorná membrána. Vonkajšia je hladká a vnútorná tvorí neúplné priehradky, ktoré sa nazývajú mitochonriálne kristy, na nich sa nachádzajú enzýmy dýchacieho reťazca. Vnútro mitochontrií vypĺňa matrix (základná bielkovinová hmota). Mitochondrie sa vo veľkom množstve nachádzajú na miestach kde je vysoká spotreba energie, napr. vo vláknach priečne pruhovaných svalov a v srdcovom svale. Na mitochondriách taktiež prebieha Krebsov cyklus. V prokaryotickej bunke plní funkciu mitochondrií cytoplazmatická membrána.

Plastidy: Rozmanité organely rastlinných buniek

Plastidy sú organely typické pre rastlinné bunky a niektoré prvoky. Medzi plastidy patria leukoplasty, chromoplasty a chloroplasty.

Leukoplasty: Bezfarebné zásobárne

Leukoplasty sú bezfarebné plastidy, ktoré majú rôzne funkcie v závislosti od typu bunky. Ich hlavnou úlohou je sekundárna syntéza a ukladanie rôznych látok:

Amyloplasty: Syntetizujú a ukladajú škrob.
Elaioplasty: Syntetizujú a ukladajú tuky.
Proteinoplasty: Ukladajú bielkoviny.

Leukoplasty sa vyskytujú v pokožkových, embryonálnych alebo pohlavných bunkách a nachádzajú sa prevažne v orgánoch rastlín, ktoré nie sú vystavené svetlu. V porovnaní s chloroplastami majú slabo vyvinutý membránový systém a guľatý, vajcový, tyčinkovitý alebo nepravidelný tvar. V bunkách koreňovej čiapočky vyšších rastlín sa vyskytuje veľký počet amyloplastov, ktoré sú súčasťou statolitového aparátu rastlín.

Chromoplasty: Farebné lákadlá

Chromoplasty sú farebné plastidy, ktoré delíme na vlastné chromoplasty a chloroplasty. Vlastné chromoplasty obsahujú zväčša karotenoidy a sú žlto, oranžovo až červeno sfarbené. Ich hlavnou úlohou v živote rastlín je pestro sfarbovať svojím obsahom kvety a plody, čím lákajú opeľovačov a rozširovačov semien a plodov. Chloroplasty sú v podstate inaktívne chloroplasty, ktoré stratili chlorofyl a tým aj schopnosť fotosyntézy.

Chloroplasty: Zelené továrne na energiu

Chloroplasty sú zelené plastidy, ktoré obsahujú ako pigment chlorofyl. Dnes poznáme niekoľko druhov chlorofylov: a, b, c, d. Najrozšírenejší je chlorofyl a vyskytujúci sa vo všetkých autotrofných rastlinách. Chloroplasty sú jediné plastidy, na ktorých prebieha fotosyntéza. Chloroplasty sú fotosynteticky aktívne, a preto ich môžeme pokladať za najvýznamnejšiu bunkovú organelu vôbec.

Sú najpočetnejšie zastúpené, najčastejšie sa vyskytujúce a najlepšie preskúmané plastidy. Vyskytujú sa hlavne v nadzemných orgánoch zelených rastlín, najmä v mezofyle listov. Sú rozložené voľne v cytoplazme a v závislosti od kvality a intenzity svetla možno pozorovať aj ich pohyb.

Chloroplasty sú obalené dvomi membránami, vnútornou a vonkajšou semipermeabilnou membránou. Medzi nimi sa nachádza periplastidový priestor. Vnútro chloroplastu vypĺňa stróma, v ktorej je uložený zložitý membránový systém - graná (peniažteky na kope), tvorený paralelne usporiadanými mechúrikmi - tylakoidmi (peniažteky). Tylakoidy sú vzájomne prepojenými dvojmembránovými lamelami - tylakoidmi strómy. Tylakoidy usporiadané nad sebou vytvárajú graná a sú vzájomne pospájané tylakoidmi strómy. Tylakoidy grán a strómy sú orientované rovnobežne s pozdĺžnou osou chloroplastu.

Chloroplasty sú, podobne ako mitochondrie, semiautonómne organely s vlastnou genetickou informáciou. Chloroplastový genóm tvorí molekula dvojvláknovej DNA (označuje sa ako ctDNA, chloroplastová DNA), ktorá má veľkosť 80-600 kbp (kilobázových párov) a je vždy cirkulárna, na rozdiel od lineárnej jadrovej DNA. DNA sa nachádza v stróme a je pripojená na membrány tylakoidov. Nesie informáciu pre správny rast a delenie chloroplastov, kóduje proteíny fotosystému I a II a niektoré cytochrómy. Chloroplasty majú aj vlastné ribozómy, ktoré majú sedimentačnú konštantu prokaryotických ribozómov - 70S. Proteosyntéza (syntéza bielkovín) tak môže prebiehať aj v chloroplastoch.

Rozdiely medzi plastidmi
Typ plastidu	Funkcia	Pigmenty	Výskyt
Leukoplasty	Sekundárna syntéza a ukladanie látok	Bezfarebné	Pokožkové, embryonálne, pohlavné bunky
Chromoplasty	Lákanie opeľovačov a rozširovačov semien	Karotenoidy (žlté, oranžové, červené)	Kvety, plody
Chloroplasty	Fotosyntéza	Chlorofyl (zelený)	Nadzemné orgány zelených rastlín

Semiautonómne organely

Plastidy majú (ako aj mitochondrie) vlastnú DNA. Ich delenie priečnym delením je úplne nezávislé od delenia jadra. Plastidy a mitochondrie sa preto označujú ako semiautonómne organely.

tags: #mitochondrie #a #chloroplasty #v #bunkách