If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Ha webszűrőt használsz, győződj meg róla, hogy a *.kastatic.org és a *.kasandbox.org nincsenek blokkolva.

Fő tartalom

Biológia

Tantárgy/kurzus: Biológia > 6. témakör

3. lecke: Kirándulás az eukarióta sejt belsejében
Természettudomány
Biológia
A sejtek felépítése
Kirándulás az eukarióta sejt belsejében
© 2023 Khan AcademyFelhasználási feltételekAdatkezelési tájékoztatóSüti figyelmeztetés

Mitokondriumok és kloroplasztiszok

Google Osztályterem
A mitokondriumok és kloroplasztiszok felépítése és szerepe. Endoszimbiózis.

Főbb pontok

  • A mitokondriumok a sejt „erőművei”, amelyek a sejtlégzés során üzemanyag-molekulákat égetnek el, miközben energiát állítanak elő.
  • A kloroplasztiszok (zöld színtestek) növényekben és algákban találhatók. A fotoszintézis során a fényenergia megkötésével cukrokat állítanak elő.
  • Az ún. endoszimbiózis (endoszimbionta) elmélet a mitokondriumok és a kloroplasztiszok evolúciós eredetét írja le. Eszerint e sejtalkotók kezdetben prokarióták voltak, amelyeket más, nagyobb sejtek kebeleztek be.

Bevezetés

Közismert, hogy a testünk sejtek milliárdjaiból épül fel. Azért kell ennünk (többek között zöldségeket), hogy legyen energiánk sportolni, tanulni, sétálni, sőt, lélegezni.
De hogyan alakítja át a szervezetünk a brokkoliban tárolt energiát olyan formává, ami már közvetlenül is felhasználható? És egyébként is, hogy kerül az energia a brokkoliba?
A válasz ezekre a kérdésekre két fontos sejtalkotóban rejlik: a mitokondriumokban és a kloroplasztiszokban (zöld színtestekben).
  • A kloroplasztiszok a brokkoli, valamint az összes többi növény és az algák sejtjeiben található sejtszervecskék. Megkötik és nagy energiatartalmú molekulákba építik a fény energiáját, amit aztán a növény a szöveteiben raktároz.
  • A mitokondriumok megtalálhatók a te sejtjeidben ugyanúgy, mint a növényekben. Feladatuk, hogy a brokkoli molekuláiban (és más energiatároló vegyületekben) tárolt energiát a sejt által is hasznosítható formává alakítsák.
Vessünk egy közelebbi pillantást erre a két nagyon fontos sejtalkotóra!

A kloroplasztiszok

A kloroplasztiszok csak a növényekben és fotoszintetizáló algákban fordulnak elő. (Emberekben és az állatok sejtjeiben nincsenek kloroplasztiszok.) A kloroplasztiszok feladata a fotoszintézis.
A fotoszintézis során az összegyűjtött fényenergiát felhasználva a szén-dioxidból cukrok képződnek. A fotoszintézisben termelt cukrokat felhasználhatják a növényi sejtek, vagy akár a növényeket megevő állatok, például az ember is. Az ezekben a cukrokban tárolt energia kinyerése a sejtlégzésnek nevezett folyamatban történik. A sejtlégzés helyszíne a mitokondrium, a növényi és az állati sejtekben egyaránt.
A kloroplasztiszok a sejtplazmában található lencse alakú sejtalkotók. Két burkoló membránnal rendelkeznek, a külső és belső membrán között pedig ún. intermembrán tér helyezkedik el. Képzeld el, hogy áthaladsz a két membránrétegen, belépsz a központi térbe, és körülnézel. Membránkorongok, úgynevezett tilakoidok sokaságát látod. A tilakoidok rendezetten helyezkednek el: egymással rétegesen összekapcsolódnak, ún. gránumokat alkotnak, amelyek ránézésre egymásra helyezett pénzérmékhez hasonlítanak.
Egy kloroplasztisz sematikus képe, melyen látható a külső és belső membrán, az intermembrán tér, a sztróma és az egymásra rétegződő tilakoidok, vagyis a gránumok.
_Az ábra Kelvin Ma "Chloroplast mini," ábrájának (CC BY 3,0) módosított változata._
A tilakoid lemez membránjában fénymegkötő komplexek találhatók, melyek alkotórésze a növények zöld színét adó pigment, a klorofill. A tilakoid lemezek üregesek, a belsejükben található tér az úgynevezett tilakoid tér vagy lumen, míg a tilakoidokat körbevevő folyadékot sztrómának hívják.
Többet is megtudhatsz a kloroplasztiszokról, a klorofillról, valamint a fotoszintézisről a fotoszintézis c. részben.

A mitokondriumok

A mitokondriumokat gyakran hívják a sejtek erőműveinek. Feladatuk, hogy folyamatos ellátást biztosítsanak a sejtek fő energiaközvetítő molekulájából, az adenozin-trifoszfátból (ATP). Az ATP előállításakor üzemanyag-molekulák, például cukrok kémiai energiája hasznosul a sejtlégzés folyamatában. A sejtlégzés számos lépése a mitokondrium belsejében zajlik.
A mitokondriumok a zselészerű sejtplazmában találhatók. Alakjuk ovális, és két membránnal rendelkeznek: egy külső membránnal, ami az egész sejtalkotót körülveszi, valamint egy belső membránnal, ami számos helyen erőteljesen redőzött. E betűrődések (kriszták) nagymértékben növelik a belső membrán felszínét.
Elektronmikroszkópos felvétel a mitokondriumról, melyen látható a mátrix, a kriszták, a külső és belső membrán.
_Ábra forrása: felső ábra, "Eukaryotic cells: Figure 7," OpenStax College, Biology (CC BY 3,0). Matthew Britton munkájának módosított változata; a lépték Matt Russell-től származik. Alsó ábra: a Kelvin Ma: "Mitochondrion mini" c. munkájának módosítása (közkincs)._
A krisztákat régebben széles, hullámos redőknek gondolták, de ahogy Sal is említi a mitokondriumos videóban, ma már inkább hosszú járatokként képzeljük el őket.start superscript, 1, end superscript Itt látható a mitokondrium egy szeletének három dimenziós rekonstrukciója:
Ábra forrása: "MitochondrionCAM," Carmann (közkincs).squared
A két membrán között húzódik az intermembrán tér, a belső membránon belüli teret pedig a mitokondrium mátrixának hívják. A mátrixban található a mitokondrium DNS-e és riboszómái. Később szót ejtünk arról is, hogy miért is van a mitokondriumoknak (és a kloroplasztiszoknak) saját örökítőanyaga és riboszómáik.
A mitokondrium itt bemutatott többteres (több kompartmentes) struktúrája bonyolultnak tűnhet. Valóban bonyolult, azonban ez az elrendezés nagyon hasznos a sejtlégzés során, mert lehetővé teszi, hogy a folyamatok elkülönüljenek egymástól, és a molekulák eltérő koncentrációban lehessenek jelen a különböző terekben.
Bár mitokondriumok a legtöbb emberi sejtben (továbbá más állatok, valamint a növények legtöbb sejtjében) megtalálhatóak, számuk függ a sejt szerepétől és energiaigényétől. Például az izomsejtek jellemzően nagy energiaigényű, számos mitokondriumot tartalmazó sejtek, míg az oxigén szállítására specializálódott vörösvértestekben egyáltalán nincs mitokondrium.cubed

Honnan származnak ezek a sejtalkotók?

A mitokondriumokra és a kloroplasztiszokra is jellemző a saját örökítőanyag és riboszómák jelenléte. De miért van minderre szükség, ha egyszer a sejtmag már tartalmaz DNS-t, a sejtplazmában pedig ott vannak a riboszómák?
Meggyőző bizonyítékok alapján endoszimbiózis áll e rejtély hátterében. Az ökológusok szimbiózisnak nevezik azt a kapcsolatot, amelyben két különböző faj egyedei élnek szoros, egymástól függő viszonyban. Endoszimbiózis (endo- = “belül”) a szimbiózis egy speciális formája, ahol az egyik organizmus a másik testében él.
  1. Az első endoszimbiotikus esemény: az ősi eukarióta sejt bekebelezett egy aerob baktériumot, ami mitokondriummá fejlődött.
  2. Egy második endoszimbiotikus esemény során a korai eukarióta bekebelezett egy fotoszintetizáló baktériumot, amiből létrejött a kloroplasztisz.
_Az ábra az "Eukaryotic origins: Figure 4," OpenStax College, Biology, (CC BY 4,0) módosított változata._
A baktériumok, a mitokondriumok és a kloroplasztiszok hasonló méretűek. A baktériumok DNS-e és riboszómái hasonlóak a mitokondriumok és a kloroplasztiszok DNS-éhez és riboszómáihoz.start superscript, 4, end superscript Emiatt, valamint további bizonyítékok alapján a kutatók úgy gondolják, hogy réges-régen a gazdasejtek és baktériumok endoszimbiotikus kapcsolatot alakítottak ki. E kapcsolatban a gazdasejtek aerob (oxigént felhasználó) és fotoszintetizáló baktériumokat kebeleztek be, de nem pusztították el (emésztették meg) őket. Az evolúció évmilliói alatt az aerob baktériumokból mitokondriumok lettek, míg a fotoszintetizáló baktériumok kloroplasztiszokká alakultak.

Szeretnél részt venni a beszélgetésben?

Jelentkezz be
Még nincs hozzászólás.
Tudsz angolul? Kattints ide, ha meg szeretnéd nézni, milyen beszélgetések folynak a Khan Academy angol nyelvű oldalán.