Introducere

În universul celular, cloroplastele și mitocondriile reprezintă două "fabrici" indispensabile pentru susținerea vieții, fiecare având roluri complementare în gestionarea energiei. Aceste organite joacă roluri fundamentale în metabolismul celular și ne dezvăluie o poveste evolutivă fascinantă, de la primele evenimente de endosimbioză până la organizarea complexă a celulelor moderne.

• Cloroplastele se regăsesc în celulele autotrofe ale plantelor și algelor și sunt esențiale pentru fotosinteză. Aceste organite captează energia solară și o transformă în energie chimică, stocată sub formă de zaharuri, care ulterior alimentează toate procesele vitale.

• Mitocondriile sunt prezente în majoritatea celulelor eucariote și sunt dedicate producerii ATP-ului – moneda energetică a celulelor. Prin procese precum respirația celulară, acestea transformă moleculele nutritive în energie utilă.

Mitocondriile (singular, mitocondria) sunt adesea numite și fabricile sau uzinele de energie ale celulei, deoarece rolul lor esențial constă în producerea constantă de adenozintrifosfat (ATP), molecula responsabilă de transportul și stocarea energiei celulare. Procesul prin care ATP-ul este sintetizat din energia obținută din combustibili, precum zaharurile, se numește respirație celulară, iar majoritatea etapelor acestui proces au loc chiar în interiorul mitocondriilor.

Mitocondriile sunt organite celulare minuscule prezente în toate celulele organismului nostru, cu excepția globulelor roșii (hematiile), care nu au nucleu și, implicit, nici mitocondrii.

Mitocondriile se găsesc împrăștiate în citosolul gelatinos al celulei și se prezintă sub forma unor structuri ovale. Aceste organite se remarcă prin prezența a două membrane esențiale:

• Membrana exterioară: Înconjoară integral mitocondria, servind ca un strat protector și delimitator.

• Membrana internă: Înconjoară integral mitocondria, servind ca un strat protector și delimitator.

!! La un moment dat, cristele mitocondriale erau descrise ca simple pliuri groase și ondulate ale membranei interne. În prezent, cercetările au clarificat că aceste structuri seamănă mai degrabă cu niște galerii sau pasaje îndelungate, oferind o suprafață extinsă pentru reacțiile biochimice. Mai jos este prezentată o reconstrucție 3D a unei secțiuni dintr-o mitocondrie, evidențiind această structură fascinantă.

Spațiul dintre membrane se numește spațiu intermembranar, iar compartimentul delimitat de membrana internă se numește matricea mitocondrială.

Conține ADN mitocondrial și ribozomi.

Matricea mitocondrială, (matrix, stromă) este substanța fundamentală sub formă de gel cu o densitate mai mare decât cea a hialoplasmei.

Matricea are în componența sa:

• proteine 60%, bogate în grupări tiolice;

• ADN mitocondrial, precum și ARN;

• ribozomi mitocondriali 70 S mai mici decât cei din citoplasmă uneori grupați în polizomi;

Structura multi-compartimentată a mitocondriei ne poate părea complicată. Este adevărat, dar structura de acest tip este foarte folositoare pentru respirația celulară, permițând reacțiilor să fie separate și moleculelor de concentrații diferite să fie păstrate în „camere" diferite.

!! Nu toate celulele au același număr de mitocondrii; distribuția lor depinde de nivelul de activitate metabolică și de necesarul energetic al fiecărui organ(o celulă tipică conține între 200-5000 mitocondrii/celulă). Astfel, celulele cu cerințe energetice mari, cum ar fi cele din sistemul nervos, mușchi, celulele senzoriale și, în mod special, ovulele, adăpostesc un număr semnificativ mai mare de mitocondrii.

De exemplu, o celulă a mușchiului cardiac poate conține câteva mii de mitocondrii, acestea reprezentând aproximativ 36% din volumul celular. Cu toate acestea, adevăratul exemplu de excepție este ovulul matur, care poate include până la 100.000 de mitocondrii. Acest aspect evidențiază importanța mitocondriilor în funcționarea optimă a celulelor cu consum energetic intens.

Plastidele (din grecescul plastidos, adică „formator") sunt organite specifice celulelor vegetale eucariote, cu excepția mixomicetelor și a ciupercilor. Ele pot fi incolore, cum sunt leucoplastele, sau pot avea diferite culori, așa cum se remarcă cloroplastele și cromoplastele. Împreună, aceste organite alcătuiesc plastidomul celular. De obicei, o celulă găzduiește un singur tip de plastide, deoarece mediul genetic și condițiile ecofiziologice favorizează formarea unui anumit tip în funcție de necesitățile sale.

Plastidele pot fi clasificate în funcție de specializarea structurală și funcțională:

- Cloroplastele: Aceste plastide acumulează clorofilă, au culoare verde și sunt implicate în fotosinteză.

- Cromoplastele: Conțin pigmenți carotenoidici, conferindu-le nuanțe de galben, portocaliu sau roșu.

- Leucoplastele: Sunt incolore și se subcategorizează în:

- Amiloplaste: Depozitează amidon.

- Proteoplaste: Acumulează proteine.

- Oleoplaste: Stochează uleiuri grase.

În prezența luminii, leucoplastele pot transforma conținutul acumulat, devenind astfel cloroplaste sau cromoplaste.

Cloroplastele

Cloroplastele se găsesc exclusiv în plante și algele capabile de fotosinteză, nefiind prezente la oameni și alte animale. Rolul principal al acestor organite este de a efectua fotosinteza, proces prin care energia luminoasă este captată și transformată în zaharuri din dioxidul de carbon. Zaharurile rezultate sunt esențiale: ele pot fi folosite de celulele vegetale pentru a genera energie sau pot fi consumate de animalele care se hrănesc cu plante, iar energia lor este ulterior utilizată prin respirația celulară în mitocondrie.

Structura cloroplastelor este distinctă: ele se prezintă sub forma unor discuri situate în citosolul celulelor și sunt înconjurate de două membrane – una exterioară și una internă – separate de un spațiu intermembranar. Dincolo de aceste straturi se găsesc tilacoide, discuri membranoase organizate în saci numiți grana (sac granar).

Membrana unui tilacoid conține sisteme fotochimice care includ clorofilă, un pigment care dă plantelor culoarea verde. Discurile tilacoidelor sunt goale, iar spațiul din acestea se numește spațiu tilacoidal sau lumen, în timp ce lichidul din jurul tilacoidelor se numește stroma.