كل من البلاستيدات الخضراء والميتوكوندريا عضيات موجودة في الخلايا النباتية، ولكن الميتوكوندريا هي العضية الوحيدة الموجودة في الخلايا الحيوانية، وتتولى وظيفة البلاستيدات الخضراء والميتوكوندريا توليد الطاقة للخلايا التي تحتويهما، ويتميز هيكل كل منهما بغشاء داخلي وخارجي، وتم العثور على اختلافات في هيكل هذه العضيات في آلياتهم لتحويل الطاقة .
البلاستيدات الخضراء والميتوكوندريا
تختلف الميتوكوندريا عن البلاستيدات الخضراء في الشكل، فالبلاستيدات الخضراء لها شكل إهليلجي متماثل عبر ثلاثة محاور، بينما الميتوكوندريا مستطيلة بشكل عام، ولكنها تتغير في شكلها بسرعة مع مرور الوقت .
الهيكل الداخلي للميتوكوندريا
الميتوكوندريا لديها غشاء داخلي متقن مقارنة بالبلاستيدات الخضراء، وتغطى بطيات متعددة من الغشاء لزيادة مساحة السطح، وتستخدم الميتوكوندريا سطحا واسعا من الغشاء الداخلي للقيام بالعديد من التفاعلات الكيميائية، وتشمل هذه التفاعلات ترشيح جزيئات معينة وربط جزيئات أخرى بواسطة نقل البروتينات، وتحمل بروتينات النقل أنواعا محددة من الجزيئات في المصفوفة، حيث يتفاعل الأكسجين مع جزيئات الطعام لإنتاج الطاقة .
الهيكل الداخلي للبلاستيدات الخضراء
الهيكل الداخلي للبلاستيدات الخضراء أكثر تعقيدا من الميتوكوندريا. داخل الغشاء الداخلي للبلاستيدات الخضراء، يتكون عظم البلاستيدات الخضراء من تجمعات من أكياس ثايلاكويد. ترتبط تلك التجمعات من الأكياس مع بعضها البعض بواسطة الصفيحة اللحمية. تحافظ الصفائح اللحمية على تجمع الثايلاكويد على مسافات محددة بعضها عن بعض. الكلوروفيل يغطي كل تجمع ويقوم بتحويل أشعة الشمس والماء وثاني أكسيد الكربون إلى سكر وأكسجين. تسمى هذه العملية الكيميائية التمثيل الضوئي. يبدأ التمثيل الضوئي بتوليد ثلاثي فوسفات الأدينوزين في سدى البلاستيدات الخضراء. الستروما هي مادة شبه سائلة تملأ الفضاء المحيط بالتجمعات الثايلاكويد والصفائح اللحمية.
الانزيمات التنفسية
تحتوي مصفوفة الميتوكوندريا على سلسلة من الإنزيمات التنفسية، وهذه الإنزيمات فريدة من نوعها في الميتوكوندريا، وتقوم بتحويل حمض البيروفيك وغيرها من الجزيئات العضوية الصغيرة إلى ATP، وقد يتزامن ضعف الميتوكوندريا في التنفس مع قصور القلب لدى كبار السن .
هيكل خلية حقيقية النواة
الخلايا حقيقية النواة هي هياكل معقدة تشكل الأنسجة الحيوانية والبشرية. وتختلف الخلايا حقيقية النواة عن الخلايا البكتيرية، المعروفة باسم بدائيات النواة، في أن الأولى تحتوي على أغشية وعضيات مرتبطة بها، ويتواجد الحمض النووي داخل النواة، كما أنها تحتوي على العديد من الهياكل التي تساعد الخلية في الحفاظ على التوازن وتوفير الطاقة وآليات تخليق البروتين .
الميتوكوندريا
تُعد الميتوكوندريا مصدرًا للطاقة أو البطارية للخلية، وتحتوي على تدرج الإلكترونات، مما يؤدي إلى إنتاج بطارية تشكل جزءًا من طاقة الخلية ATP، وهو أدينوسينثلاثي الفوسفات، والذي يحتوي على كمية كبيرة من الطاقة ليتم استخدامه في التفاعلات الخلوية .
النواة
النواة هي هيكل كروي كبير يحتوي على الكروموسومات المكونة من الحمض النووي، ويتميز غشاء النواة بأنه مسامي مما يسمح بتركيز التركيبات وتخليق البروتينات، ويتم إنشاء المرن داخل النواة، ولكن عملية التخليق تحدث في الريبوسومات الموجودة في السيتوبلازم، وتحدث عملية تكرار في الحمض النووي أثناء الانقسام في النواة .
الريبوسوم
الريبوسومات هي هياكل بروتينية توجد في السيتوبلازم. تحتوي الريبوسومات على الحمض النووي الريبي النقال، الذي يترجم الحمض النووي الريبي إلى بروتين. توجد الريبوسومات أيضا في الخلايا البدائية ذات النواة، ولكن الهياكل تختلف بين الخلايا الحيوانية والبكتيرية. في الخلايا الحيوانية، يتألف الحمض النووي الريبي من أربع فروع، بينما تحتوي الريبوسومات في الخلايا البكتيرية على ثلاثة فقط .
الغشاء البلازمي
يحتوي غشاء البلازما على كامل محتويات الخلية ويمنحها بنية صلبة، ويتحكم غشاء البلازما في التوازن عن طريق الحفاظ على جزيئات كبيرة خارج الخلية، وتستطيع جزيئات صغيرة مثل الماء المرور بشكل سلبي عبر غشاء البلازما، لكن البروتينات تستخدم لتنظيم دخول جزيئات كبيرة مثل الهرمونات والجلوكوز .
الجسيمات المحللة Lysosomes
تعمل الإنزيمات الليزوزومية على انحلال وإزالة النفايات من الخلية وإزالة الغزاة الأجانب مثل البكتيريا والفيروسات، ومع ذلك تعلم هذه الكائنات كيفية التهرب من هذه الإنزيمات، وحين يتم تحطيم النفايات الأيضية أو الأجسام الغريبة، ترسل الجسيمات الأنقاض إلى غشاء الخلية الذي يطلقها في الدم ليتم تصفيتها وإخراجها من الجسم .
كيف يتم تحويل ADP إلى ATP
الأدينوسين ثنائي الفسفات والأدينوسين ثلاثي الفوسفات هما جزيئات عضوية تعرف بالنيوكليوتيدات وتوجد في جميع الخلايا النباتية والحيوانية. يتم تحويل ADP إلى ATP لتخزين الطاقة عن طريق إضافة مجموعة فوسفات ذات طاقة عالية. يحدث هذا التحويل في المادة بين غشاء الخلية والنواة، ويعرف المكان الذي يحدث فيه التحويل بالسيتوبلازم أو في الميتوكوندريات .
الفسفرة الكيميائية
يشير هذا البيان إلى أن تحويل ADP إلى ATP في الأغشية الداخلية للميتوكوندريا يتم تقنيا باسم الفسفرة الكيميائية، وأن الأكياس الغشائية التي توجد في جدران الميتوكوندريا تحتوي على حوالي 10000 سلسلة إنزيم، وتستخدم هذه السلاسل الإنزيمية الطاقة المستمدة من جزيئات الغذاء أو التمثيل الضوئي، وتستخدم أيضا لتوليف الجزيئات العضوية المعقدة من ثاني أكسيد الكربون والماء والأملاح غير العضوية، وفي النباتات يتم ذلك من خلال النقل الإلكتروني .
وفي دورة كربس، تحدث عملية الأكسدة الخلوية في سلسلة من التفاعلات الأيضية المحفزة بواسطة الإنزيم. تؤدي هذه العملية إلى تراكم جزيئات مشحونة سالبا تسمى الإلكترونات. تقوم الإلكترونات بدفع الأيونات المشحونة إيجابا للهيدروجين أو البروتونات عبر الغشاء الداخلي للميتوكوندريا إلى الغرفة الداخلية. تسبب الطاقة الكهربائية المنبعثة عند عبور الغشاء تحول الإنزيم المعروف باسم سينسيز ATP من ATP إلى ADP. يعمل ATP كمركب جزيئي ضخم وظيفته تحفيز إضافة مجموعة فوسفورية ثالثة لتشكيل ATP. يمكن لمجمع سينسيز ATP واحد أن يولد أكثر من 100 جزيء من ATP كل ثانية .