Asosiy kontent

Course: Yuqori sinf biologiyasi > Unit 2

Lesson 5: Prokariotlar va eukariotlar

Mitoxondriya va xloroplastlar

Mitoxondriya va xloroplastlarning tuzilishi hamda vazifalari. Endosimbioz.

Asosiy tushunchalar:

Mitoxondriya hujayraning “quvvat manbai” boʻlib, molekulalarni parchalaydi va ulardagi energiyani oladi.
Xloroplastlar oʻsimlik va suv oʻtlarida uchraydi. Ular yorugʻlik energiyasini yutib, fotosintez jarayoni orqali uglevodlarni sintezlaydi.
Mitoxondriya va xloroplastlar endosimbioz gipotezasiga muvofiq, bakteriyaga oʻxshash prokariot hujayra boʻlgan va ular yirikroq hujayralar tomonidan qamrab olingan.

Kirish

Sizning tanangiz (trillionlab) hujayralardan iboratligini bilsangiz kerak. Oziq-ovqatlarni, ayniqsa, meva va sabzavotlarni isteʼmol qilishingiz kerakligining sababi ovqatlanish, oʻqish, piyoda yurish va hatto nafas olish kabi vazifalarni bajarish uchun zarur boʻladigan energiyani hosil qilish ekanini ham bilsangiz kerak.

Brokkoli tarkibidagi energiyani tanangiz foydalanishi mumkin boʻlgan shaklga aylantirish uchun tanangizda aynan nima sodir boʻladi?

Ushbu savolning javobi ikkita muhim organellaga bogʻliq: mitoxondriya va xloroplastlar.

Xloroplastlar – bu boshqa oʻsimliklar va suvoʻtlar bilan bir qatorda brokkoli hujayralarida joylashgan organellalar. Ular yorugʻlik energiyasini yutib, uni oʻsimlik toʻqimalarida yonilgʻi molekulalari sifatida saqlaydi.

Mitoxondriya oʻsimlik hujayralari bilan bir qatorda hujayralaringiz ichida ham mavjud. Ular brokkolining molekulalari (yoki boshqa yonilgʻi molekulalari)da saqlanadigan energiyani hujayra foydalanadigan shaklga aylantiradi.

Keling, ushbu juda muhim ikki organellani batafsil koʻrib chiqamiz.

Xloroplastlar

Xloroplastlar faqat oʻsimliklar va fotosintez qiluvchi suv oʻtlarida uchraydi. (Odamlar va boshqa hayvonlarda xloroplastlar mavjud emas.) Xloroplastning vazifasi fotosintez deb nomlanuvchi jarayonni amalga oshirishdir.

Fotosintezda yorugʻlik energiyasi toʻplanib, karbonat angidriddan uglevod hosil qilish uchun ishlatiladi. Fotosintezda hosil boʻlgan uglevod oʻsimlik hujayrasi tomonidan ishlatilishi yoki oʻsimlikxoʻr hayvonlar (odamlar ham) tomonidan isteʼmol qilinishi mumkin. Ushbu uglevod tarkibidagi energiyaning ajratib olinishi oʻsimlik va hayvonlar hujayralarining mitoxondriyalarida sodir boʻladi.

Xloroplastlar hujayra sitozolida joylashgan disk shaklidagi organellalardir. Bu organellalar tashqi va ichki membranalarga ega va ular orasida membranalararo boʻshliq mavjud. Ushbu qoʻshqavatli membranadan soʻng, markazda kattakon boʻshliqni koʻrishimiz, boʻshliqning ichidan esa membrana disklarini topishimiz mumkin. Bu membrana disklarini tilakoid, ularning oʻzaro bogʻlangan toʻplamini esa grana deb ataymiz.

Oʻsimliklar bargiga yashil rang beruvchi xlorofill pigmenti yuqorida taʼkidlab oʻtilgan tilakoidning membranasiga oʻrnashgan boʻladi va aynan u yorugʻlik energiyasini yutilishida asosiy oʻrin egallaydi. Tilakoid disklarining ichidagi boʻshliq lyumen deb atalsa, tilakoidning tashqi tarafidagi suyuq modda bilan toʻlgan xloroplast boʻshligʻi stroma deyiladi.

Siz xloroplast, xlorofill va fotosintez haqida batafsil maʼlumotni fotosintez maqolasidan bilib olishingiz mumkin.

Mitoxondriya

Mitoxondriya odatda hujayraning energiya “zavodlari” yoki quvvat manbai deb ataladi. Ularning bosh vazifasi hujayraning asosiy energiya tashuvchisi boʻlgan molekula ATF (adenozin trifosfat)ni sintez qilishdir. ATFning sintez boʻlish jarayoni hujayraning nafas olishi orqali amalga oshadi va bu reaksiyalarning koʻpchiligi mitoxondriyaning ichida kechadi.

Mitoxondriya ham xuddi xloroplast kabi ikki qavat membranadan tashkil topib, gelsimon sitozolning ichida joylashgan boʻladi. Ovalsimon shaklda boʻlgan mitoxondriyaning tashqi qobigʻi organella atrofini butunlay oʻrab turadi, ichki tarafi esa kristalar deb ataladigan koʻplab boʻrtmalardan tashkil topgan va ular ichki yuzaning oshishiga sabab boʻladi.

Kristalar bir vaqtlar keng va toʻlqinli burmalar sifatida tasavvur qilinar edi, lekin Sal oʻzining mitoxondriya videosida ularni uzun kovaklar sifatida tushuntiradi. Mana bu yerda mitoxondriya kesmasining 3D koʻrinishi tasvirlangan.

Membranalar orasidagi boʻshliq intermembrana boʻshligʻi, ichki membrana bilan oʻralgan qism esa mitoxondriya matriksi deb ataladi. Matriksning ichida mitoxondriyaning DNK va ribosomalari mavjud. Biz mitoxondriya va xloroplastlarning nega oʻz DNK va ribosomalari borligi haqida keyinroq toʻxtalib oʻtamiz.

Mitoxondriyaning koʻp qismli tuzilishi biz uchun murakkab tuyulishi mumkin. Lekin shunday murakkab tuzilish mitoxondriyaning turli xil qismlarida moddalar konsentratsiyasi farqlanishiga olib keladi va bu hujayraning nafas olishi amalga oshishini osonlashtiradi.

Hujayraning yonilgʻi molekulalari boʻlmish glyukoza molekulalarining elektronlari sitozol va mitoxondriya matriksida molekulalardan ajratib olinadi. Ushbu elektronlarni maxsus elektron tashuvchi molekulalar egallaydi va elektron transport zanjiri (ichki mitoxondrial membranaga birikkan oqsillar toʻplami)ga jamlanadi.

Elektronlar harakati natijasida koʻp miqdorda energiya ajraladi va bu energiyadan protonlarni (

H^{+}

) mitoxondriya matriksidan intermembrana boʻshligʻiga oʻtkazish uchun foydalaniladi. Protonlar gradiyent boʻyicha pastga, matriksga qaytganda ATFni sintez qilishda protonlar oqimidan foydalanadigan ATF-sintaza fermenti orqali oʻtadi.

Proton gradiyentidan foydalanib elektron transport zanjiri orqali ATFning sintezlanish jarayoni oksidlovchi fosforlanish deb ataladi. Mitoxondriyaning matriks va intermembrana boʻshligʻiga boʻlinishi proton gradiyentini vujudga keltirgani uchun oksidlovchi fosforlanish uchun oʻta ahamiyatlidir.

_Manba: “Etc4”ga tegishli grafik material Fvasconcellos tomonidan oʻzgartirilgan (public domain)._

Mitoxondriya insonning koʻp hujayralarida (hayvonlarda ham) topilgan boʻlsa-da, uning soni hujayra turiga qarab farqlanadi. Misol uchun, muskul hujayralarida juda koʻp miqdorda mitoxondriya bor. Lekin asosiy vazifasi kislorod tashish boʻlgan qizil qon tanachalarida mitoxondriya mavjud emas.

Ushbu organellalar qanday paydo boʻlgan?

Mitoxondriya va xloroplastlar oʻzlarining DNK va ribosomalariga ega. Nega yadroda DNK va sitozolda ribosoma boʻlishiga qaramasdan, mitoxondriya va xloroplastlarda oʻzining DNK va ribosomalari mavjud?

Bu savolning javobi endosimbioz gipotezasi orqali tushuntirib berilishi mumkin. Simbioz – bu ikkita bir-biridan uzoq boʻlgan turdagi organizmlarning yaqin aloqada yashashi. Endosimbioz (endo – “ichida”) simbioz yashashning bir turi boʻlib, bunda bir organizm ikkinchisining ichida yashaydi.

Bakteriya, mitoxondriya va xloroplastlarning shakli bir-biriga oʻxshash, deyarli bir xil. Bakteriyalar ham mitoxondriya va xloroplastlar kabi DNK va ribosomalarga ega.

^{4}

Shu va boshqa maʼlumotlarga asoslangan holda olimlar bakteriya va xoʻjayin hujayralar koʻp yillar muqaddam endosimbioz munosabatlarni namoyon etgan deb oʻylashadi. Ularning fikriga koʻra, xoʻjayin hujayra aerob (kisloroddan foydalanuvchi) va fotosintezlovchi bakteriyalarni oʻz ichiga qamrab olgan, lekin ularni parchalab tashlamagan. Million yillar davomida evolyutsiya natijasida aerob bakteriya mitoxondriyaga, fotosintezlovchi bakteriya esa xloroplastga aylangan.

Mavzuga oid manbalar:

Ushbu maqola OpenStax Biology (CC BY 3.0)ʼning “Eukaryotic cells” (Eukariot hujayralar) mavzusidan oʻzgartirib olindi. Asl maqolani quyidagi manzildan bepul yuklab olishingiz mumkin: http://cnx.org/contents/185cbf87-c72e-48f5-b51e-f14f21b5eabd@9.85:18/Biology

Ushbu maqola CC BY-NC-SA 4.0 litsenziyasiga ega.

Mavzuda keltirilgan iqtiboslar:

Mannella, Carmen A. (2006). The relevance of mitochondrial membrane topology to mitochondrial function. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Basis of Disease, 1762(2), 140. http://dx.doi.org/10.1016/j.bbadis.2005.07.001.
Mannella, Karmen A. (2006). Mitoxondriya membranasi topologiyasining mitoxondriya funksiyasiga bogʻliqligi. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Basis of Disease, 1762(2), 141. http://dx.doi.org/10.1016/j.bbadis.2005.07.001.
Mitochondrion. (2015, December 18). Retrieved December 20, 2015 from Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Mitochondrion.
Symbiogenesis. (2016, June 6). Retrieved July 20, 2016 from Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Symbiogenesis.

Mavzuga oid qoʻshimcha maʼlumotlar:

Campbell, N.A., Reece, J. B., Urry, L. A., Cain, M. L., Wasserman, S. A., Minorsky, P. V., and Jackson, R. B. (2008). A tour of the cell. In Biology (8th ed., pp. 94-124). San Francisco, CA: Pearson.

Chloroplast. (2015, August 9). Retrieved August 10, 2015 from Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Chloroplast.

Chromoplast. (2015, 27 May). Retrieved August 10, 2015 from Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Chromoplast.

Mannella, Carmen A. (2006). The relevance of mitochondrial membrane topology to mitochondrial function. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Basis of Disease, 1762(2), 140-147. http://dx.doi.org/10.1016/j.bbadis.2005.07.001.

McFadden, G. I. and van Dooren, G. G. (2004). Evolution: Red algal genome affirms a common origin of all plastids. Current Biology, 14(13), R514-R516.

Mitochondria. (2014). In Scitable. Retrieved from http://www.nature.com/scitable/topicpage/mitochondria-14053590.

Mitochondrion. (2015, December 18). Retrieved December 20, 2015 from Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Mitochondrion.

OpenStax College, Biology. (2016, May 27). Eukaryotic origins. In OpenStax CNX. Retrieved from http://cnx.org/contents/GFy_h8cu@10.53:oHRu5dUS@5/Eukaryotic-Origins.

Plastid. (2015, May 20). Retrieved August 10, 2015 from Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Plastid.

Raven, P. H., Johnson, G. B., Mason, K. A., Losos, J. B., and Singer, S. R. (2014). Mitochondria and chloroplasts: Cellular generators. In Biology (10th ed., AP ed., pp. 73-74). New York, NY: McGraw-Hill.

Reece, J. B., Urry, L. A., Cain, M. L., Wasserman, S. A., Minorsky, P. V., and Jackson, R. B. (2011). Mitochondria and chloroplasts change energy from one form to another. In Campbell biology (10th ed., pp. 109-112). San Francisco, CA: Pearson.

Reece, J. B., Urry, L. A., Cain, M. L., Wasserman, S. A., Minorsky, P. V., and Jackson, R. B. (2011). The first eukaryotes. In Campbell biology (10th ed., pp. 528-529). San Francisco, CA: Pearson.

Symbiogenesis. (2016, June 6). Retrieved July 20, 2016 from Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Symbiogenesis.

Wang, Z. and Wu, M. (2015). An integrated phylogenomic approach toward pinpointing the origin of mitochondria. Scientific Reports, 5, article 7949. http://dx.doi.org/10.1038/srep07949.

Muhokamaga qoʻshilmoqchimisiz?

Kirish

Saralash:

Hozircha izohlar yoʻq.

Ingliz tilini tushunasizmi? Khan Academyʼning inglizcha saytida boʻlayotgan muhokamalarni koʻrish uchun shu yerga bosing.