Ähnlichkeiten der Mitochondrien und des Zellkerns

Zellen sind die Grundeinheiten aller Lebewesen. Jede dieser mikroskopischen Strukturen weist alle Eigenschaften auf, die mit dem Leben im wissenschaftlichen Sinne verbunden sind, und tatsächlich bestehen viele Organismen nur aus einer einzigen Zelle. Fast alle dieser einzelligen Organismen gehören zu einer breiten Klasse von Organismen, die als bekannt sind Prokaryoten – Lebewesen in den taxonomischen Domänen Bakterien und Archaea.

Im Gegensatz dazu hat Eukaryota, die Domäne, die Tiere, Pflanzen und Pilze umfasst, weitaus komplexere Zellen mit zahlreichen Organellen, das sind interne membrangebundene Strukturen, die spezialisierte Funktionen aufweisen. Das Kern ist vielleicht das auffälligste Merkmal eukaryotischer Zellen aufgrund seiner Größe und seiner mehr oder weniger zentralen Lage innerhalb der Zelle; die Zellen Mitochondrien, andererseits präsentieren beide ein einzigartiges Erscheinungsbild und gelten als evolutionäres und metabolisches Wunderwerk.

Alle Zellen haben eine Reihe von Komponenten gemeinsam. Dazu gehören a

Eukaryoten sind im Allgemeinen viel größer und komplexer als Prokaryoten; Dementsprechend sind ihre Zellen komplizierter und enthalten eine Vielzahl von Organellen. Dies sind spezielle Einschlüsse, die es der Zelle ermöglichen, von der Entstehung bis zur Teilung (die einen Tag oder weniger dauern kann) zu wachsen und zu gedeihen. An erster Stelle steht unter diesen visuell auf einer Mikroskopaufnahme einer Zelle der Zellkern, der das "Gehirn" der Zelle ist, das die DNA in der Zelle enthält Form von Chromosomen und die Mitochondrien, die für den vollständigen Abbau von Glukose mit Sauerstoff (d. h. aerob Atmung).

Andere kritische Organellen sind das endoplasmatische Retikulum, eine Art membranöses "Straßensystem", das verpackt und verarbeitet Proteine, während sie zwischen dem Zelläußeren, dem Zytoplasma und dem Kern; der Golgi-Apparat, bei dem es sich um Vesikel handelt, die als Miniaturtaxis für diese Substanzen dienen und an das endoplasmatische Retikulum "andocken" können; und Lysosomen, die als Abfallmanagementsystem der Zelle dienen, indem sie alte, abgenutzte Moleküle auflösen.

Zwei Merkmale, die Mitochondrien von anderen Organellen unterscheiden, sind der Krebs-Zyklus, der gehostet wird durch die mitochondriale Matrix und die Elektronentransportkette, die auf den inneren Mitochondrien stattfindet Membran.

Mitochondrien haben die Form eines Fußballs und sehen eher wie Bakterien aus, was, wie Sie sehen werden, kein Zufall ist. Sie sind in höherer Dichte an Orten mit hohem Sauerstoffbedarf zu finden, beispielsweise in der Beinmuskulatur von Ausdauersportlern wie Langstreckenläufern und Radfahrern. Der einzige Grund, warum sie existieren, ist die Tatsache, dass Eukaryoten einen Energiebedarf haben, der weit über dem von Prokaryoten liegt, und Mitochondrien sind die Maschinerie, die es ihnen ermöglicht, diesen Bedarf zu decken.
Lesen Sie mehr über den Aufbau und die Funktion der Mitochondrien.

Die meisten Molekularbiologen halten sich an die Endosymbiontentheorie. In diesem Rahmen wurden vor über 2 Milliarden Jahren bestimmte frühe Eukaryoten, die Nahrung aufgenommen haben, indem sie beträchtliche Moleküle durch die Zellmembran, "fraßen" praktisch ein Bakterium, das sich bereits entwickelt hatte, um aerobe Stoffwechsel. (Prokaryoten, die dazu in der Lage sind, sind vergleichsweise selten, existieren aber noch heute.)

Im Laufe der Zeit verließ sich die aufgenommene Lebensform, die sich von selbst reproduzierte, ausschließlich auf ihre intrazellulären Umgebung, die jederzeit eine schnelle Versorgung mit Glukose bot und die "Zelle" vor äußeren Einflüssen schützte Bedrohungen. Im Gegenzug ermöglichte die verschlungene Lebensform ihren Wirtsorganismen, über Generationen hinweg zu wachsen und zu gedeihen, als alles, was zu diesem Zeitpunkt in der Zoologiegeschichte auf der Erde zu sehen war.

"Symbionten" sind Organismen, die sich eine Umgebung zum gegenseitigen Nutzen teilen. Zu anderen Zeiten beinhalten solche Vereinbarungen zum Teilen Parasitismus, bei dem ein Organismus geschädigt wird, damit der andere gedeihen kann.

In jeder Erzählung über eine eukaryotische Zelle steht der Zellkern im Mittelpunkt. Der Kern ist von einer Kernmembran, auch Kernhülle genannt, umgeben. Während des größten Teils des Zellzyklus ist die DNA diffus im Zellkern verteilt. Erst zu Beginn der Mitose verdichten sich die Chromosomen zu den Formen, die die meisten Schüler mit diesen Strukturen assoziieren: diese winzig kleinen "X"-Formen.

Wenn sich die Chromosomen, die während des Zellzyklus in der Interphase kopiert wurden, während der M-Phase trennen, ist die gesamte Zelle bereit zur Teilung (Zytokinese). Die Zahl der Mitochondrien hat sich unterdessen erhöht, indem sie sich früh in der Interphase halbiert haben, zusammen mit dem anderen zytoplasmatischen Inhalt der Zelle (d. h. allem außerhalb des Zellkerns).
Lesen Sie mehr über die Struktur und Funktion des Kerns.

Der Kern geht in die Mitose mit zwei identischen Kopien jedes Chromosoms, die an einer Struktur namens miteinander verbunden sind Zentriol. Der Mensch hat 46 Chromosomen, so dass zu Beginn der Mitose jeder Kern 92 einzelne DNA-Moleküle hat, die in identischen Zwillingssätzen angeordnet sind. Jeder Zwilling in einer Menge heißt a Schwesterchromatid.

Wenn sich der Zellkern teilt, werden die Chromatiden in jedem Paar an gegenüberliegende Seiten der Zelle gezogen. Dadurch entstehen identische Tochterkerne. Es ist wichtig zu beachten, dass der Kern jeder Zelle die gesamte DNA enthält, die zur Reproduktion des gesamten Organismus benötigt wird.

Mitochondrien beherbergen den Krebs-Zyklus, in dem Acetyl-CoA kombiniert mit Oxalacetat erschaffen Zitrat, ein Molekül mit sechs Kohlenstoffatomen, das in einer Reihe von Schritten zu Oxalacetat reduziert wird, die zwei ATP pro Glukosemolekül erzeugen, Einspeisen des Prozesses stromaufwärts zusammen mit einer Vielzahl von Molekülen, die Elektronen zum Elektronenkettentransport transportieren Reaktionen.

Das Transportsystem der Elektronenkette kommt auch in Mitochondrien vor. Diese Reihe von Kaskadenreaktionen nutzt Energie aus Elektronen, die den Substanzen NADH und FADH. entzogen wurden₂ die Synthese einer großen Menge ATP (32 bis 34 Moleküle pro Glucose stromaufwärts) voranzutreiben.

Ähnlich wie der Zellkern sind Chloroplasten und Mitochondrien membrangebunden und mit einem strategischen Satz von Enzymen bestückt. Fallen Sie jedoch nicht in die übliche Falle, dass Chloroplasten "die Mitochondrien der Pflanzen" sind. Pflanzen haben Chloroplasten, weil sie Glukose nicht aufnehmen können und sie stattdessen aus Kohlendioxidgas herstellen müssen, das durch die Pflanze in die Pflanze gelangt ist seine Blätter.

Sowohl pflanzliche als auch tierische Zellen haben Mitochondrien, da beide an der aeroben Atmung teilnehmen. Ein Großteil der Glukose, die eine Pflanze produziert, wird von Tieren in der Umwelt gefressen oder verrottet einfach irgendwann, aber die meisten Pflanzen schaffen es auch, stark in ihren eigenen Vorrat zu tauchen.

Der Hauptunterschied zwischen nuklearer DNA und mitochondrialer DNA besteht einfach in der Menge und den spezifischen produzierten Produkten. Außerdem haben die Strukturen sehr unterschiedliche Aufgaben. Diese beiden Entitäten reproduzieren sich jedoch, indem sie sich halbieren und ihre eigene Teilung leiten.

Die Zellen, an die wir bei eukaryotischen Zellen denken, könnten ohne Mitochondrien nicht überleben. Grob vereinfacht ist der Zellkern das Gehirn der Zelloperation, während die Mitochondrien der Muskel sind.

Nun, da Sie ein Experte für eukaryotische Organellen sind, was ist der Unterschied zwischen dem Zellkern und einem Mitochondrium?

1. Nur der Kern enthält DNA.
2. Nur der Zellkern ist von einer doppelten Plasmamembran umgeben.
3. Nur der Zellkern teilt sich während des Zellzyklus in zwei Teile.
4. Nur der Zellkern beherbergt chemische Reaktionen, die anderswo in der Zelle nicht stattfinden.

Tatsächlich ist keine dieser Aussagen wahr. Mitochondrien besitzen, wie Sie gesehen haben, ihre eigene DNA, und außerdem enthält diese DNA Gene, die die nukleäre (reguläre) DNA nicht hat. Mitochondrien und Kerne besitzen zusammen mit Organellen wie dem endoplasmatischen Retikulum eine eigene Membran. Wie bereits erwähnt, organisiert und führt jeder Körper seinen eigenen Teilungsprozess durch, und jede Struktur beherbergt Reaktionen, die nicht an anderer Stelle in der Zelle auftreten (z. B. die RNA-Transkription im Zellkern, die Elektronentransportkettenreaktionen in Mitochondrien).