Mitokondrite ja tuuma sarnasused

Rakud on kõigi elusolendite põhiühikud. Kõigil neist mikroskoopilistest struktuuridest on kõik teaduslikus mõttes elus olemisega seotud omadused ja tegelikult koosnevad paljud organismid ainult ühest rakust. Peaaegu kõik need üherakulised organismid kuuluvad laiasse organismi klassi, mida nimetatakse prokarüootid - olendid taksonoomilistes valdkondades - bakterid ja arheed.

Seevastu loomi, taimi ja seeni hõlmavas domeenis Eukaryota on palju keerukamad rakud, millel on palju organellid, mis on sisemembraaniga seotud struktuurid, millel on spetsiaalsed funktsioonid. The tuum on eukarüootsete rakkude ehk kõige silmatorkavam omadus tänu oma suurusele ja enam-vähem kesksele asukohale rakus; raku oma mitokondrid, teiselt poolt, mõlemad on ainulaadse välimusega ja seisavad evolutsioonilise ja metaboolse imena.

Kõigil lahtritel on mitu ühist komponenti. Nende hulka kuuluvad a rakumembraan, mis toimib rakku sisenevate või väljuvate molekulide selektiivselt läbilaskva barjäärina;

Eukarüoodid on tavaliselt palju suuremad ja keerukamad kui prokarüootid; vastavalt on nende rakud keerulisemad ja sisaldavad mitmesuguseid organelle. Need on spetsiaalsed kanded, mis võimaldavad rakul kasvada ja õitseda alates selle loomisest kuni selle jagunemiseni (mis võib olla päev või vähem). Raku mikroskoobi visuaalselt visuaalselt kõige olulisemad on tuum, mis on raku "aju", mis hoiab DNA-d rakus. kromosoomide vorm ja mitokondrid, mis on vajalikud glükoosi täielikuks lagundamiseks hapniku (st aeroobsete) hingamine).

Teiste kriitiliste organellide hulka kuulub endoplasmaatiline retikulum, omamoodi membraanne "teesüsteem", mis pakendab ja töötleb valke, liigutades neid raku väliskülje, tsütoplasma ja tuum; Golgi aparaat, mis on vesiikulid, mis toimivad nende ainete jaoks miniatuurse taksona ja mis suudavad end "endoklasmi" külge ühendada; ja lüsosoomid, mis toimivad raku jäätmekäitlussüsteemina vanade kulunud molekulide lahustamise teel.

Kaks omadust, mis muudavad mitokondrid teistest organellidest, on võõrustatud Krebsi tsükkel mitokondriaalse maatriksi ja elektrontranspordiahela kaudu, mis toimub sisemisel mitokondrial membraan.

Mitokondrid on jalgpallikujulised ja sarnanevad pigem bakteritega, mis, nagu näete, pole juhus. Neid leidub suurema tihedusega kohtades, kus hapnikuvajadus on kõrge, näiteks vastupidavussportlaste, näiteks pikamaajooksjate ja jalgratturite jalalihastes. Nende olemasolu on kogu selle põhjuseks asjaolu, et eukarüootidel on energiavajadus palju suurem kui prokarüootidel ja mitokondrid on masin, mis võimaldab neil neid nõudeid täita.
Lisateavet mitokondrite struktuuri ja funktsiooni kohta.

Enamik molekulaarbiolooge peab kinni endosümbionti teooria. Selles raamistikus, enam kui 2 miljardit aastat tagasi, teatud varased eukarüoodid, mis tarbisid toitu suure hulga sissevõtmisega molekulid üle rakumembraani, tegelikult "sõi" bakterid, mis olid juba välja arenenud aeroobse töö teostamiseks ainevahetus. (Selleks võimelised prokarüootid on suhteliselt haruldased, kuid eksisteerivad tänapäevalgi.)

Aja jooksul hakkas allaneelatud eluvorm, mis paljunes iseseisvalt, lootma ainult selle rakusisesele keskkond, mis pakkus kogu aeg valmis glükoosivarustust ja kaitses "rakku" välise eest ähvardused. Vastutasuks võimaldas neelatud eluvorm nende peremeesorganismidel põlvkondade vältel kasvada ja areneda, ületades kõike, mida sel hetkel oli näha Maa zooloogilises ajaloos.

"Sümbiontid" on organismid, kes jagavad keskkonda vastastikku kasulikul viisil. Muul ajal hõlmab selline jagamiskorraldus parasitismi, kus ühte organismi kahjustatakse, et teine ​​saaks areneda.

Igas eukarüootset rakku käsitlevas narratiivis on tuum kesksel kohal. Tuuma ümbritseb tuumamembraan, mida nimetatakse ka tuumaümbrikuks. Enamiku rakutsükli jooksul levib DNA hajusalt kogu tuumas. Alles mitoosi alguses kondenseeruvad kromosoomid vormidesse, mida enamik õpilasi nende struktuuridega seostab: need pisikesed väikesed "X" vormid.

Kui rakutsükli ajal interfaasides kopeeritud kromosoomid eralduvad M-faasis, on kogu rakk jagunemiseks valmis (tsütokinees). Mitokondrite arv on vahepeal faaside varases faasis jagunemisel suurenenud koos raku muu tsütoplasma sisuga (st kõigega, mis asub väljaspool tuuma).
Lisateavet tuuma struktuuri ja funktsiooni kohta.

Tuum läheb mitoosi koos kahe identse koopiaga kromosoomist, mis on ühendatud struktuuris, mida nimetatakse tsentriool. Inimesel on 46 kromosoomi, nii et mitoosi alguses on igas tuumas 92 üksikut DNA molekuli, mis on paigutatud identsetesse kaksikutesse. Iga komplekti kaksikut nimetatakse a õekromatiid.

Tuuma jagunemisel tõmmatakse kromatiidid igas paaris raku vastaskülgedele. See loob identsed tütartuumad. Oluline on märkida, et iga raku tuum sisaldab kogu organismi kui terviku taastootmiseks vajalikku DNA-d.

Mitokondrites toimub Krebsi tsükkel, milles atsetüül CoA ühendab koos oksaloatsetaat looma tsitraat, kuue süsinikuga molekul, mis redutseeritakse oksaloatsetaadiks mitmete etappide kaupa, mis tekitavad glükoosi molekuli kohta kaks ATP-d, protsessi toitmine ülesvoolu koos paljude molekulidega, mis kannavad elektronid elektronahelasse reaktsioonid.

Elektronketi transpordisüsteem esineb ka mitokondrites. Selles kaskaadreaktsioonide seerias kasutatakse NADH ja FADH ainetest eraldatud elektronide energiat₂ suure hulga ATP (32 kuni 34 molekuli glükoosi kohta ülesvoolu) sünteesi juhtimiseks.

Sarnaselt tuumaga on kloroplastid ja mitokondrid membraaniga seotud ja varustatud strateegilise ensüümide komplektiga. Ärge langege siiski tavalisse lõksu, kui arvate, et kloroplastid on "taimede mitokondrid". Taimed on kloroplastid, kuna nad ei saa glükoosi alla neelata ja peavad selle valmistama süsinikdioksiidi kaudu, mis tuuakse taime sisse selle lehed.

Nii taime- kui ka loomarakkudel on mitokondrid, kuna mõlemad osalevad aeroobses hingamises. Suure osa taime tekitatavast glükoosist söövad loomad keskkonnas või lihtsalt mädanevad, kuid enamik taimi suudab tugevalt ka omaenda riiulisse kasta.

Peamine erinevus tuuma-DNA ja mitokondriaalse DNA vahel on lihtsalt selle ja toodetud spetsiifiliste saaduste kogus. Samuti on struktuuridel väga erinevad töökohad. Mõlemad üksused paljunevad aga pooleks jagades ja suunavad iseenda jagunemist.

Rakud, millele eukarüootsete rakkude kaalumisel mõtleme, ei saaks mitokondriteta ellu jääda. Suuresti lihtsustades on tuum raku operatsiooni ajuks, mitokondrid aga lihaseks.

Nüüd, kui olete eukarüootsete organellide ekspert, siis milline neist on erinevus tuuma ja mitokondri vahel?

1. Ainult tuum sisaldab DNA-d.
2. Ainult tuum on ümbritsetud topeltplasmamembraaniga.
3. Ainult tuum jaguneb rakutsükli jooksul kaheks.
4. Ainult tuumas toimuvad keemilised reaktsioonid, mida mujal rakus ei esine.

Tegelikult pole ükski neist väidetest õige. Mitokondritel, nagu olete näinud, on oma DNA ja lisaks sisaldab see DNA geene, mida tuuma (tavaline) DNA ei oma. Mitokondritel ja tuumadel koos organellidega, näiteks endoplasmaatilise retikulumiga, on oma membraan. Nagu märgitud, korraldab ja viib iga keha läbi oma jagunemisprotsessi ning igas struktuuris toimuvad reaktsioonid, mis seda ei tee esineda kusagil mujal rakus (nt RNA transkriptsioon tuumas, elektroni transpordiahela reaktsioonid mitokondrid).