Podobnosti mitochondrií a jader

Buňky jsou základní jednotkou všeho živého. Každá z těchto mikroskopických struktur vykazuje všechny vlastnosti spojené s životem ve vědeckém smyslu a ve skutečnosti mnoho organismů sestává pouze z jedné buňky. Téměř všechny tyto jednobuněčné organismy patří do široké třídy organismů známých jako prokaryoty - tvorové v taxonomických doménách Bakterie a Archaea.

Naproti tomu Eukaryota, doména, která zahrnuje zvířata, rostliny a houby, má buňky, které jsou mnohem složitější a obsahují mnoho organely, což jsou vnitřní struktury vázané na membránu, které zobrazují specializované funkce. The jádro je možná nejvýraznějším rysem eukaryotických buněk vzhledem ke své velikosti a víceméně centrální poloze uvnitř buňky; cela mitochondrie, na druhé straně, oba představují jedinečný vzhled a stojí jako evoluční a metabolický zázrak.

Všechny buňky mají řadu společných komponent. Patří mezi ně a buněčná membrána, který působí jako selektivně propustná bariéra pro molekuly vstupující nebo opouštějící buňku;

Eukaryota jsou obecně mnohem větší a složitější než prokaryota; podle toho jsou jejich buňky komplikovanější a obsahují různé organely. Jedná se o specializované inkluze, které umožňují buňce růst a prosperovat od doby, kdy je vytvořena, do doby, kdy se rozdělí (což může být den nebo méně). Nejdůležitější z nich vizuálně na mikroskopickém obrazu buňky je jádro, což je „mozek“ buňky, který drží DNA v forma chromozomů a mitochondrie, které jsou potřebné pro úplný rozklad glukózy pomocí kyslíku (tj. aerobní dýchání).

Mezi další důležité organely patří endoplazmatické retikulum, jakýsi membránový „silniční systém“ balí a zpracovává bílkoviny a pohybuje se mezi zevnějškem buňky, cytoplazmou a jádro; Golgiho aparát, což jsou vezikuly sloužící jako miniaturní taxíky pro tyto látky a které se mohou „dokovat“ endoplazmatickým retikulem; a lysozomy, které slouží jako systém nakládání s odpady buňky rozpuštěním starých opotřebovaných molekul.

Dvě charakteristiky, díky nimž se mitochondrie liší od ostatních organel, jsou Krebsův cyklus, který je hostitelem mitochondriální matricí a elektronovým transportním řetězcem, který probíhá na vnitřním mitochondriálním systému membrána.

Mitochondrie jsou fotbalového tvaru a spíše vypadají jako samotné bakterie, což, jak uvidíte, není náhoda. Nacházejí se ve vyšší hustotě v místech, kde jsou vysoké požadavky na kyslík, například ve svalech nohou vytrvalostních sportovců, jako jsou běžci na dálku a cyklisté. Jediným důvodem, proč existují, je skutečnost, že eukaryoty mají energetické požadavky daleko převyšující energetické nároky prokaryot a mitochondrie jsou mechanismy, které jim umožňují tyto požadavky splnit.
Přečtěte si více o struktuře a funkci mitochondrií.

Většina molekulárních biologů dodržuje teorie endosymbiontu. V tomto rámci, před více než 2 miliardami let, některé rané eukaryoty, které přijímaly potravu přijímáním značných potravin molekuly přes buněčnou membránu, ve skutečnosti „snědly“ bakterii, která se již vyvinula tak, aby prováděla aerobik metabolismus. (Prokaryoty, které toho jsou schopné, jsou poměrně vzácné, ale existují i ​​dnes.)

Postupem času se požitá forma života, která se sama reprodukovala, začala spoléhat výhradně na její intracelulární prostředí, které kdykoli nabídlo pohotovou dodávku glukózy a chránilo „buňku“ před vnějšími vlivy hrozby. Na oplátku zachráněná forma života umožnila jejich hostitelským organismům růst a prospívat po generace nad rámec toho, co bylo v tomto bodě zoologické historie na Zemi vidět.

„Symbionty“ jsou organismy, které sdílejí prostředí vzájemně prospěšným způsobem. Jindy takovéto způsoby sdílení zahrnují parazitismus, kdy je jeden organismus poškozen, aby umožnil druhému prospívat.

V každém příběhu o eukaryotické buňce se jádro dostává do centra pozornosti. Jádro je obklopeno jadernou membránou, nazývanou také jaderná obálka. Během většiny buněčného cyklu se DNA difúzně šíří po celém jádře. Pouze na začátku mitózy kondenzují chromozomy do forem, které většina studentů spojuje s těmito strukturami: tyto malé malé „X“ formy.

Jakmile se chromozomy, které byly během buněčného cyklu kopírovány v mezifázi, během M fáze oddělily, je celá buňka připravena na dělení (cytokineze). Počet mitochondrií mezitím narostl tím, že se v mezifázi rozdělil na polovinu brzy spolu s dalším cytoplazmatickým obsahem buňky (tj. Cokoli mimo jádro).
Přečtěte si více o struktuře a funkci jádra.

Jádro přechází do mitózy se dvěma identickými kopiemi každého chromozomu, spojené dohromady ve struktuře zvané centriole. Lidé mají 46 chromozomů, takže na začátku mitózy má každé jádro 92 jednotlivých molekul DNA uspořádaných do identických dvojčat. Každé dvojče v sadě se nazývá a sestra chromatid.

Když se jádro rozdělí, chromatidy v každém páru se přitáhnou na opačné strany buňky. Tím se vytvoří identická dceřiná jádra. Je důležité si uvědomit, že jádro každé buňky obsahuje veškerou DNA potřebnou k reprodukci organismu jako celku.

Mitochondrie hostí Krebsův cyklus, ve kterém acetyl CoA kombinuje s oxaloacetát vytvořit citrát, molekula se šesti uhlíky, která se redukuje na oxaloacetát v řadě kroků, které generují dvě ATP na molekulu glukózy, krmení procesu proti proudu spolu s řadou molekul, které přenášejí elektrony na transport elektronového řetězce reakce.

Transportní systém elektronového řetězce se vyskytuje také v mitochondriích. Tato série kaskádových reakcí využívá energii z elektronů zbavených látek NADH a FADH₂ řídit syntézu velkého množství ATP (32 až 34 molekul na glukózu proti proudu).

Podobně jako v jádru jsou chloroplasty a mitochondrie vázány na membránu a zásobeny strategickou sadou enzymů. Neupadněte však do společné pasti, když si myslíte, že chloroplasty jsou „mitochondrie rostlin“. Rostliny mají chloroplasty, protože nemohou přijímat glukózu a musí ji místo toho vyrábět z plynného oxidu uhličitého, který je do rostliny přiváděn jeho listy.

Rostlinné i živočišné buňky mají mitochondrie, protože se podílejí na aerobním dýchání. Velká část glukózy, kterou rostlina vyrábí, je konzumována zvířaty v životním prostředí nebo prostě nakonec hnije, ale většina rostlin se také dokáže ponořit do vlastní zásoby.

Hlavním rozdílem mezi nukleární DNA a mitochondriální DNA je jednoduše její množství a produkované specifické produkty. Struktury mají také velmi odlišné úlohy. Obě tyto entity se však rozmnožují rozdělením na poloviny a řídí své vlastní dělení.

Buňky, na které myslíme, když uvažujeme o eukaryotických buňkách, by bez mitochondrií nemohly přežít. Abychom to velmi zjednodušili, jádro je mozkem buněčné operace, zatímco mitochondrie jsou svaly.

Nyní, když jste odborníkem na eukaryotické organely, který z následujících je rozdíl mezi jádrem a mitochondrií?

1. Pouze jádro obsahuje DNA.
2. Pouze jádro je obklopeno dvojitou plazmatickou membránou.
3. Pouze jádro se během buněčného cyklu rozdělí na dvě části.
4. Pouze jádro hostí chemické reakce, které se nevyskytují jinde v buňce.

Ve skutečnosti není žádné z těchto tvrzení pravdivé. Mitochondrie, jak jste viděli, mají svou vlastní DNA a navíc tato DNA obsahuje geny, které nukleární (běžná) DNA nemá. Mitochondrie a jádra spolu s organelami, jako je endoplazmatické retikulum, mají vlastní membránu. Jak již bylo uvedeno, každý orgán organizuje a řídí svůj vlastní proces dělení a každá struktura hostí reakce, které nikoli nastat kdekoli jinde v buňce (např. transkripce RNA v jádře, reakce elektronového transportního řetězce v mitochondrie).