أوجه التشابه بين الميتوكوندريا والنواة

الخلايا هي الوحدات الأساسية لجميع الكائنات الحية. تُظهر كل واحدة من هذه الهياكل المجهرية جميع الخصائص المرتبطة بالحياة بالمعنى العلمي ، وفي الواقع ، تتكون العديد من الكائنات الحية من خلية واحدة فقط. تنتمي جميع هذه الكائنات وحيدة الخلية تقريبًا إلى فئة واسعة من الكائنات الحية المعروفة باسم بدائيات النوى - كائنات في المجالات التصنيفية البكتيريا والعتائق.

في المقابل ، فإن Eukaryota ، وهو المجال الذي يشمل الحيوانات والنباتات والفطريات ، يحتوي على خلايا أكثر تعقيدًا وتتميز بالعديد من العضيات، وهي هياكل داخلية مرتبطة بالغشاء تعرض وظائف متخصصة. ال نواة ربما تكون الميزة الأكثر لفتًا للانتباه في الخلايا حقيقية النواة ، نظرًا لحجمها وموقعها المركزي داخل الخلية ؛ الخلايا الميتوكوندريامن ناحية أخرى ، يقدم كلاهما مظهرًا فريدًا ويقف كأعجوبة تطورية وأيضية.

تحتوي جميع الخلايا على عدد من المكونات المشتركة. وتشمل هذه أ غشاء الخلية، الذي يعمل كحاجز انتقائي قابل للاختراق للجزيئات التي تدخل الخلية أو تغادرها السيتوبلازم، وهي مادة شبيهة بالهلام تشكل الجزء الأكبر من كتلة الخلية وتعمل كوسيط يمكن للعضيات أن تجلس فيه وتحدث التفاعلات ؛

حقيقيات النوى أكبر بكثير وأكثر تعقيدًا من بدائيات النوى ؛ وفقًا لذلك ، تكون خلاياهم أكثر تعقيدًا وتحتوي على مجموعة متنوعة من العضيات. هذه شوائب متخصصة تسمح للخلية بالنمو والازدهار من وقت إنشائها حتى وقت انقسامها (والذي قد يكون يومًا أو أقل). من بين هذه العناصر بشكل مرئي على صورة مجهرية للخلية النواة ، وهي "دماغ" الخلية الذي يحمل الحمض النووي في الخلية. شكل من الكروموسومات ، والميتوكوندريا ، والتي هي ضرورية للانهيار الكامل للجلوكوز باستخدام الأكسجين (أي الهوائية التنفس).

وتشمل العضيات الحرجة الأخرى الشبكة الإندوبلازمية ، وهي نوع من "نظام الطريق" الغشائي حزم البروتينات ومعالجتها أثناء نقلها بين الجزء الخارجي للخلية والسيتوبلازم و نواة؛ جهاز جولجي ، وهو عبارة عن حويصلات تعمل كسيارات أجرة مصغرة لهذه المواد والتي يمكن أن "تلتصق" بالشبكة الإندوبلازمية ؛ والليزوزومات ، التي تعمل كنظام إدارة نفايات الخلية عن طريق إذابة الجزيئات القديمة البالية.

هناك سمتان تجعل الميتوكوندريا مختلفة عن العضيات الأخرى وهما دورة كريبس ، التي يتم استضافتها بواسطة مصفوفة الميتوكوندريا ، وسلسلة نقل الإلكترون ، والتي تحدث في الميتوكوندريا الداخلية غشاء.

الميتوكوندريا على شكل كرة القدم وبدلاً من ذلك تبدو مثل البكتيريا نفسها ، وهو ما سترى ليس من قبيل الصدفة. توجد بكثافة أعلى في الأماكن التي تكون فيها متطلبات الأكسجين عالية ، مثل عضلات الساق لرياضيين التحمل مثل العدائين وراكبي الدراجات. السبب الكامل لوجودها هو حقيقة أن حقيقيات النوى لديها متطلبات طاقة تفوق بكثير متطلبات بدائيات النوى ، والميتوكوندريا هي الآلية التي تسمح لها بتلبية تلك المتطلبات.
اقرأ المزيد عن هيكل ووظيفة الميتوكوندريا.

يلتزم معظم علماء الأحياء الجزيئية بـ نظرية التعايش الداخلي. في هذا الإطار ، منذ أكثر من ملياري سنة ، بعض حقيقيات النوى المبكرة ، التي تناولت الطعام عن طريق تناول كميات كبيرة عبر غشاء الخلية ، في الواقع "أكلت" بكتيريا تطورت بالفعل لتقوم بالهواء التمثيل الغذائي. (بدائيات النوى القادرة على ذلك نادرة نسبيًا ولكنها لا تزال موجودة حتى اليوم).

بمرور الوقت ، أصبح شكل الحياة المبتلع ، والذي يتم استنساخه من تلقاء نفسه ، يعتمد بشكل حصري على داخل الخلايا البيئة ، التي توفر إمدادات جاهزة من الجلوكوز في جميع الأوقات وحماية "الخلية" من الخارجية التهديدات. في المقابل ، سمح شكل الحياة المبتلع للكائنات المضيفة بالنمو والازدهار على مدى أجيال تتجاوز أي شيء شوهد في تلك المرحلة من تاريخ علم الحيوان على الأرض.

"المتعايشون" كائنات حية تشترك في البيئة بطريقة مفيدة للطرفين. في أوقات أخرى ، تتضمن ترتيبات المشاركة هذه التطفل ، حيث يتضرر كائن حي للسماح للآخر بالنمو.

في أي رواية عن خلية حقيقية النواة ، تحتل النواة مركز الصدارة. النواة محاطة بغشاء نووي ، يسمى أيضًا الغلاف النووي. خلال معظم دورة الخلية ، ينتشر الحمض النووي بشكل منتشر في جميع أنحاء النواة. فقط في بداية الانقسام الفتيلي تتكثف الكروموسومات في الأشكال التي يربطها معظم الطلاب بهذه الهياكل: تلك الأشكال الصغيرة جدًا "X".

بمجرد فصل الكروموسومات ، التي تم نسخها في الطور البيني أثناء دورة الخلية ، أثناء المرحلة M ، تصبح الخلية بأكملها جاهزة للانقسام (الانقسام الخلوي). في غضون ذلك ، زاد عدد الميتوكوندريا من خلال الانقسام إلى النصف مبكرًا في الطور البيني ، جنبًا إلى جنب مع محتويات الخلية السيتوبلازمية الأخرى (أي أي شيء خارج النواة).
اقرأ المزيد عن هيكل ووظيفة النواة.

تدخل النواة في الانقسام الفتيلي بنسختين متطابقتين من كل كروموسوم ، مرتبطة ببعضها البعض في بنية تسمى مريكز. لدى البشر 46 كروموسومًا ، لذلك في بداية الانقسام الفتيلي ، تحتوي كل نواة على 92 جزيءًا فرديًا من الحمض النووي ، مرتبة في مجموعات مزدوجة متطابقة. كل توأم في المجموعة يسمى الكروماتيد الشقيقة.

عندما تنقسم النواة ، يتم سحب الكروماتيدات في كل زوج إلى جوانب متقابلة من الخلية. هذا يخلق نوى ابنة متطابقة. من المهم ملاحظة أن نواة كل خلية تحتوي على كل الحمض النووي اللازم لإعادة إنتاج الكائن الحي ككل.

تستضيف الميتوكوندريا دورة كريبس ، والتي فيها أسيتيل CoA يجمع مع أوكسالو أسيتات لنصنع او لنبتكر سترات، جزيء من ستة كربون يتم اختزاله إلى أوكسالو أسيتات في سلسلة من الخطوات التي تولد اثنين من ATP لكل جزيء جلوكوز ، تغذية العملية في اتجاه المنبع مع مجموعة من الجزيئات التي تحمل الإلكترونات إلى سلسلة نقل الإلكترون تفاعلات.

يحدث نظام نقل سلسلة الإلكترون أيضًا في الميتوكوندريا. تستخدم هذه السلسلة من التفاعلات المتتالية الطاقة من الإلكترونات المجردة من المواد NADH و FADH₂ لدفع تخليق قدر كبير من ATP (32 إلى 34 جزيء لكل جلوكوز المنبع).

على غرار النواة ، فإن البلاستيدات الخضراء والميتوكوندريا مرتبطة بالغشاء ومجهزة بمجموعة استراتيجية من الإنزيمات. ومع ذلك ، لا تقع في الفخ الشائع للاعتقاد بأن البلاستيدات الخضراء هي "ميتوكوندريا النباتات". النباتات لها البلاستيدات الخضراء لأنها لا تستطيع ابتلاع الجلوكوز ويجب أن تصنعه بدلاً من غاز ثاني أكسيد الكربون الذي يدخل النبات من خلاله أوراقها.

تحتوي كل من الخلايا النباتية والحيوانية على الميتوكوندريا لأن كلاهما يشارك في التنفس الهوائي. الكثير من الجلوكوز الذي يصنعه النبات تأكله الحيوانات في البيئة أو ببساطة يتعفن في نهاية المطاف ، لكن معظم النباتات تنجح في الانغماس بشدة في مخبأها أيضًا.

يتمثل الاختلاف الرئيسي بين الحمض النووي DNA والحمض النووي للميتوكوندريا ببساطة في كمية الحمض النووي والمنتجات المحددة المنتجة. أيضا ، الهياكل لها وظائف مختلفة جدا. ومع ذلك ، فإن كلا الكيانين يتكاثران عن طريق الانقسام إلى نصفين وتوجيه التقسيم الخاص بهما.

الخلايا التي نفكر فيها عند التفكير في الخلايا حقيقية النواة لا يمكنها البقاء على قيد الحياة بدون الميتوكوندريا. للتبسيط بشكل كبير ، فإن النواة هي أدمغة عملية الخلية ، بينما الميتوكوندريا هي العضلات.

الآن بعد أن أصبحت خبيرًا في العضيات حقيقية النواة ، أي مما يلي هو الفرق بين النواة والميتوكوندريا؟

1. فقط النواة تحتوي على DNA.
2. النواة فقط محاطة بغشاء بلازما مزدوج.
3. فقط النواة تنقسم إلى قسمين خلال دورة الخلية.
4. تستضيف النواة فقط التفاعلات الكيميائية التي لا تحدث في أي مكان آخر في الخلية.

في الواقع ، لا شيء من هذه العبارات صحيح. الميتوكوندريا ، كما رأيت ، تمتلك الحمض النووي الخاص بها ، وعلاوة على ذلك ، يحتوي هذا الحمض النووي على جينات لا يمتلكها الحمض النووي (العادي). الميتوكوندريا والنواة ، إلى جانب العضيات مثل الشبكة الإندوبلازمية ، لها غشاء خاص بها. كما لوحظ ، كل هيئة تنظم وتدير عملية التقسيم الخاصة بها ، وكل هيكل يستضيف ردود فعل لا تفعل ذلك تحدث في أي مكان آخر في الخلية (على سبيل المثال ، نسخ الحمض النووي الريبي في النواة ، تفاعلات سلسلة نقل الإلكترون في الميتوكوندريا).