Прилики на митохондриите и ядрото

Клетките са основните единици на всичко живо. Всяка една от тези микроскопични структури проявява всички свойства, свързани с това, че са живи в научен смисъл и всъщност много организми се състоят само от една клетка. Почти всички тези едноклетъчни организми принадлежат към широк клас организми, известни като прокариоти - същества в таксономичните области Бактерии и Археи.

За разлика от това, Eukaryota, домейнът, който включва животни, растения и гъбички, има клетки, които са далеч по-сложни и с многобройни органели, които са вътрешни мембранно свързани структури, които показват специализирани функции. The ядро е може би най-поразителната характеристика на еукариотните клетки, поради нейния размер и повече или по-малко централно разположение вътре в клетката; клетката митохондрии, от друга страна, и двамата представят уникален външен вид и стоят като еволюционно и метаболитно чудо.

Всички клетки имат редица общи компоненти. Те включват a клетъчната мембрана, който действа като селективно пропусклива бариера за молекулите, влизащи или излизащи от клетката;

Еукариотите обикновено са далеч по-големи и по-сложни от прокариотите; съответно клетките им са по-сложни и съдържат разнообразни органели. Това са специализирани включвания, които позволяват на клетката да расте и да просперира от момента, в който е създадена, до момента, в който се разделя (което може да е ден или по-малко). На първо място сред тях визуално на микроскоп изображение на клетка са ядрото, което е „мозъкът“ на клетката, който държи ДНК в форма на хромозоми и митохондриите, които са необходими за пълното разграждане на глюкозата с помощта на кислород (т.е. аеробни дишане).

Други критични органели включват ендоплазмен ретикулум, нещо като мембранна "пътна система" пакетира и обработва протеини, докато ги премества между клетъчната външност, цитоплазмата и ядро; апаратът на Голджи, който представлява везикули, служещи като миниатюрни таксита за тези вещества и които могат да се „прикачат“ към ендоплазмения ретикулум; и лизозоми, които служат като система за управление на отпадъците на клетката чрез разтваряне на стари, износени молекули.

Две характеристики, които правят митохондриите различни от другите органели, са цикълът на Кребс, който се хоства от митохондриалната матрица и електронната транспортна верига, която се осъществява във вътрешния митохондриал мембрана.

Митохондриите са с форма на футбол и по-скоро приличат на самите бактерии, което, както ще видите, не е случайно. Те се намират в по-висока плътност на места, където нуждите от кислород са високи, например в мускулите на краката на спортисти за издръжливост като бегачи на разстояние и колоездачи. Цялата причина, поради която те съществуват, е фактът, че еукариотите имат енергийни изисквания, далеч надвишаващи тези на прокариотите, а митохондриите са машината, която им позволява да отговорят на тези изисквания.
Прочетете повече за структурата и функцията на митохондриите.

Повечето молекулярни биолози се придържат към теория на ендосимбионта. В тази рамка, преди повече от 2 милиарда години, някои ранни еукариоти, които поглъщат храна, като приемат големи количества молекули през клетъчната мембрана, на практика "изядоха" бактерия, която вече е еволюирала, за да извърши аеробна дейност метаболизъм. (Прокариотите, способни на това, са сравнително редки, но продължават да съществуват и днес.)

С течение на времето погълнатата форма на живот, която се възпроизвежда сама, започна да разчита изключително на вътреклетъчната си среда, която предлагаше готово снабдяване с глюкоза през цялото време и защитаваше „клетката“ от външни заплахи. В замяна на това погълнатата форма на живот позволи на организмите-гостоприемници да растат и да процъфтяват в продължение на поколения извън всичко, наблюдавано в този момент в зоологическата история на Земята.

„Симбионти“ са организми, които споделят околната среда по взаимноизгоден начин. Понякога подобни договорености за споделяне включват паразитизъм, при който единият организъм се уврежда, за да позволи на другия да процъфтява.

Във всеки разказ за еукариотна клетка ядрото заема централно място. Ядрото е заобиколено от ядрена мембрана, наричана още ядрена обвивка. През по-голямата част от клетъчния цикъл ДНК се разпространява дифузно в цялото ядро. Само в началото на митозата хромозомите се кондензират във формите, които повечето ученици свързват с тези структури: онези малки, малки "X" форми.

След като хромозомите, които са копирани в интерфаза по време на клетъчния цикъл, се отделят по време на М фазата, цялата клетка е готова за деление (цитокинеза). Междувременно митохондриите са се увеличили като се разделят наполовина в началото на интерфазата, заедно с останалото цитоплазматично съдържание на клетката (т.е. всичко извън ядрото).
Прочетете повече за структурата и функцията на ядрото.

Ядрото преминава в митоза с две еднакви копия на всяка хромозома, свързани заедно в структура, наречена центриол. Хората имат 46 хромозоми, така че в началото на митозата всяко ядро ​​има 92 отделни ДНК молекули, подредени в еднакви двойни групи. Всеки близнак в набор се нарича a сестра хроматида.

Когато ядрото се раздели, хроматидите във всяка двойка се изтеглят към противоположните страни на клетката. Това създава еднакви дъщерни ядра. Важно е да се отбележи, че ядрото на всяка клетка съдържа цялата ДНК, необходима за възпроизвеждане на организма като цяло.

Митохондриите са домакини на цикъла на Кребс, в който ацетил КоА съчетава с оксалоацетат да създам цитрат, шест въглеродна молекула, която се редуцира до оксалоацетат в поредица от стъпки, които генерират два АТФ на глюкозна молекула захранване на процеса нагоре по веригата заедно с множество молекули, които пренасят електрони към транспорта на електронната верига реакции.

Транспортната система на електронната верига се среща и в митохондриите. Тази поредица от каскадни реакции използва енергия от електрони, лишени от веществата NADH и FADH₂ за да стимулира синтеза на голяма част от АТФ (32 до 34 молекули на глюкоза нагоре).

Подобно на ядрото, хлоропластите и митохондриите са свързани с мембрана и са снабдени със стратегически набор от ензими. Не попадайте обаче в общия капан, като мислите, че хлоропластите са „митохондриите на растенията“. Растенията имат хлоропласти, тъй като те не могат да поемат глюкоза и вместо това трябва да я произвеждат от въглероден диоксид, внесен в растението през листата му.

Както растителните, така и животинските клетки имат митохондрии, тъй като и двете участват в аеробно дишане. Голяма част от глюкозата, която произвежда растението, се изяжда от животните в околната среда или просто гние в крайна сметка, но повечето растения успяват да се потопят тежко и в собствените си скривалища.

Основната разлика между ядрената ДНК и митохондриалната ДНК е просто количеството й и специфичните произведени продукти. Освен това структурите имат много различни работни места. И двете от тези същества се възпроизвеждат, като се разделят наполовина и насочват собственото си разделение.

Клетките, за които мислим, когато разглеждаме еукариотни клетки, не биха могли да оцелеят без митохондрии. За да се опрости значително, ядрото е мозъкът на клетъчната операция, докато митохондриите са мускулите.

Сега, след като сте експерт по еукариотни органели, кое от изброените е разлика между ядрото и митохондрията?

1. Само ядрото съдържа ДНК.
2. Само ядрото е заобиколено от двойна плазмена мембрана.
3. Само ядрото се разделя на две по време на клетъчния цикъл.
4. Само ядрото е домакин на химични реакции, които не се случват другаде в клетката.

Всъщност нито едно от тези твърдения не е вярно. Митохондриите, както видяхте, притежават собствена ДНК и освен това тази ДНК съдържа гени, които ядрената (обикновена) ДНК не притежава. Митохондриите и ядрата, заедно с органели като ендоплазмен ретикулум, имат своя собствена мембрана. Както беше отбелязано, всяко тяло организира и провежда свой собствен процес на разделяне и всяка структура е домакин на реакции, които не са се появяват навсякъде другаде в клетката (напр. транскрипция на РНК в ядрото, верижни реакции на електронен транспорт в митохондрии).