يقسم علماء الأحياء كل أشكال الحياة على الأرض إلى ثلاثة مجالات: البكتيريا والعتائق وحقيقيات النوى. تتكون كل من البكتيريا والعتائق من خلايا مفردة ليس لها نواة ولا عضيات داخلية مرتبطة بالغشاء. حقيقيات النوى هي جميع الكائنات الحية التي تحتوي خلاياها على نواة وعضيات داخلية أخرى مرتبطة بالغشاء. تشتهر حقيقيات النوى أيضًا بوجود عضية متخصصة تسمى الميتوكوندريا. الميتوكوندريا هي سمة شائعة لمعظم حقيقيات النوى لدرجة أن العديد من الناس يتغاضون عن تلك العدد القليل من حقيقيات النوى التي تفتقر إلى الميتوكوندريا.
تتكون خلية حقيقية النواة واحدة من سيتوبلازم مائي شبيه بالهلام يحتوي فيه غشاء نووي كروي على الحمض النووي ، وتفصل الأجزاء المرتبطة بالغشاء مناطق العمل الأخرى للخلية. تحتوي جميع حقيقيات النوى تقريبًا على عضية تسمى الميتوكوندريا. تحتوي الميتوكوندريا على الحمض النووي الخاص بها وتستخدم آلية تصنيع البروتين الخاصة بها - وهي مستقلة تمامًا عن آلية بقية الخلية. وجهة النظر المقبولة هي أن بكتيريا غزت أثرًا قديمًا منذ مئات الملايين من السنين. تطورت العلاقة إلى علاقة تكافلية. تُعرف البكتيريا الآن باسم الميتوكوندريا ، وتطور الجمع إلى معظم الكائنات حقيقية النواة المعروفة.
الميتوكوندريا هي المواقع الأولية لتوليد الطاقة في معظم الخلايا حقيقية النواة. إنها ضرورية لعملية تسمى التنفس الخلوي الهوائي. التنفس الخلوي هو عملية تقوم فيها الخلايا بتقسيم الجزيئات العضوية وتخزين الطاقة التي تستخلصها في جزيئات تسمى الأدينوزين ثلاثي الفوسفات ، أو ATP. يمكن القيام بذلك بدون أكسجين ، وفي هذه الحالة يسمى التنفس اللاهوائي. ولكن في حالة وجود الأكسجين ، يمكن لمعظم الخلايا حقيقية النواة وبعض الخلايا بدائية النواة إنتاج العديد من جزيئات ATP باستخدام عملية التنفس الخلوي الهوائي. في حقيقيات النوى ، تحدث هذه العملية داخل الميتوكوندريا. في بدائيات النوى الهوائية ، تحدث هذه العملية في غشاء الخلية.
تحصل العديد من الخلايا حقيقية النواة على الجزء الأكبر من طاقتها من الجلوكوز. الخطوة الأولى هي تقسيم الجلوكوز إلى جزئين متساويين. هذه الخطوة تسمى تحلل السكر. يحدث تحلل السكر في السيتوبلازم ويولد القليل من الطاقة للخلية. تعتمد الخطوة التالية في إنتاج الطاقة على نوع الخلية المحدد والبيئة اللحظية داخل الخلية. إذا كانت مستويات الأكسجين منخفضة ، يمكن للخلايا حقيقية النواة أن تتراجع إلى التنفس الخلوي اللاهوائي - على وجه التحديد ، عملية يسمى التخمير ، والذي يستخدم منتجات تحلل السكر لإنتاج المزيد من الطاقة ويترك مركبًا يسمى اللاكتيك. حامض. تقوم خلايا العضلات البشرية بذلك عندما يفوق الطلب على الطاقة من العضلات معدل تناول الأكسجين. عند وجود مستويات كافية من الأكسجين ، يستفيد البشر والكائنات حقيقية النواة الأخرى من الأكبر كمية الطاقة التي يمكنهم الحصول عليها من استخدام منتجات تحلل السكر لإكمال التنفس الهوائي في الميتوكوندريا.
حقيقيات النوى التي تستخدم الأكسجين لتحسين إنتاجها للطاقة لا يمكنها البقاء على قيد الحياة إذا تم التخلص من الميتوكوندريا الخاصة بها. ولكن هناك حقيقيات النوى التي لا تحتوي على ميتوكوندريا ، تسمى حقيقيات النوى الأميتوكوندريات. نظرًا لعدم وجود ميتوكوندريا لإكمال التنفس الهوائي ، فإن جميع حقيقيات النوى الأميتوكوندريات هي لاهوائية. الطفيل المعوي Giardia lamblia ، على سبيل المثال ، لا هوائي ولا يحتوي على ميتوكوندريا. بعض الأميتوكوندريات الأخرى هي Glugea plecoglossi و Trichomonas tenax و Cryptosporidium parvum و Entamoeba histolytica. هناك بعض التساؤلات حول أصل هذه الكائنات: هل فقدوا الميتوكوندريا هم ذات مرة ، أو هم من نسل أقرب حقيقيات النوى من قبل الاندماج مع الميتوكوندريا؟ تم اقتراح علاقات سلالات مختلفة بين الأميتوكوندريات وحقيقيات النوى الأخرى ، ولكن لا يوجد تفسير واحد مقبول في هذا الوقت.
